通信工程課程設計--具有四種信號燈的交通燈控制(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 各計時電路位倒計時顯示。 系統框圖如下： 6 圖 21 設計思路示意圖 設計思路 根據系統的功能要求，可分為四個部分來實現，分別是定時模塊，主控電路，譯碼驅動電路和掃描顯示幾部分。分頻部分是把外部提供的1Hz 進行分頻得到系統工作需要的工作脈沖，顯示部分包括兩個內容，一個是主干道紅綠燈顯示，另一個是支干道紅綠燈顯示。然后將紅綠燈顯示時間以 BCD 碼形式顯示出來，顯示模塊將其譯碼輪流掃描顯示 交通信號燈控制器系統工作流程 (1)主干道放行亮 綠燈 40 秒，支干道紅燈顯示 65 秒； (2)主干道綠燈轉黃燈 5 秒，支干道紅燈顯示 25 秒； (3）主干道黃燈轉左拐 15 秒，支干道紅燈顯示 20 秒； (4)主干道左拐轉紅燈 55 秒，支干道綠燈顯示 30 秒； 7 (5)主干道紅燈顯示 25 秒，支干道綠燈轉黃燈 5 秒； (6)主干道紅燈顯示 20 秒，支干道黃燈轉左拐 15 秒； (7)主干道亮紅燈 5 秒，支干道左拐轉黃燈 5 秒； (8)依次循環跳到主干道，紅綠燈重新計時。 3 交通燈控制器的實現 交通燈控制器的設計原型圖 圖 31 具有四種信號燈的交通信號燈硬件系統示意圖 原理圖中輸入部分分別是 clk：系統時鐘信號； LA:主干道紅綠燈顯示； LB：支干道紅綠燈顯示；輸出部分為七段譯碼顯示和位選碼 MS，數碼管顯示的是交通信號燈轉換時間。 8 系統各功能模塊的實現 模塊 shuomaguan 圖 32 1shuomaguan 模塊 shumaguan 的設計難點在于分析輸入條件的不同，會有什么樣的輸出結果。這就要理解 shumaguan 模塊的作用 就是控制交通燈時間顯示的 轉換的工作。其模塊所用程序見附錄 shuomaguan 模塊的 VHDL 編程 模塊 traffic 圖 33 模塊 traffic traffic 模塊的作用是控制交通信號燈的四種燈之間的轉換工作，其所用的程序見附錄 traffic 模塊的 VHDL 編程。 原理圖 9 圖 34 交通信號燈原理圖 4 交通信號燈控制器系統仿真及分析 shumaguan 模塊仿真波形圖 圖 41 shumaguan 模塊仿真波形圖 分析：由圖中看出，當使能位 EN 為低電平的時候，兩路數碼管維持初始值不變，當使能位為高電平的時候，兩個數碼管在每個時鐘內，減一，與題目要求相符。 頂層實體的仿真波形 圖 42 頂層實體的仿真波形 10 分析：從圖中很容易看出，交通燈只在狀態發生變換的時候發生變換，而且在一整個狀態內不發生變化。 并且可以看出，在狀態 0 的時候，主干道綠燈亮，支干道紅燈亮。在狀態 1 的時候，主干道黃燈亮，支干道紅燈亮， 在狀態 2 的時候，主干道的左拐燈亮，支干道的紅燈亮。 taffic 模塊的仿真波形圖 圖 43 traffic 模塊的仿真波形 分析：從波形圖內很容易看出，狀態機的變換，并且看出數碼管的倒計時為零的時候與狀態變換同步，并且主干道的倒計時與支干道的倒 計時相互獨立，不影響。 管腳鎖定 在驗證交通信號燈系統 功能之前，需要清楚試驗箱與與各個信號之間的對應關系，所以我們必須鎖定管腳。管腳鎖定后，將頂層文件下載到 EDA 試驗箱芯片中，并驗證功能。 11 圖 44 管腳鎖定圖 5 完成調試后所顯示結果的八種情況 12 圖 51 驗證結果 1 主干道顯示綠燈，支干道顯示紅燈； 圖 52 驗證結果 2 主干道顯示綠燈，支干道顯示紅燈； 圖 53 驗證結果 3 主干道顯示左拐綠燈，支干道顯示紅燈； 13 圖 54 驗證結果 4 主干道顯示黃燈，支干道顯示紅燈； 圖 55 驗證結果 5 主干道顯示紅燈，支干道顯示綠燈； 13 圖 56 驗證結果 6 主干道顯示紅燈，支干道顯示黃燈； 圖 57 驗證結果 7 主干道顯示紅燈，支干道顯示左拐綠燈； 14 圖 58 驗證結果 8 主干道顯示紅燈，支干道顯示黃燈； 之后可知，交通信號燈將再次回歸驗證結果 1，再次重復所驗證 8個結果。 觀察的符合我們的設計結果，設計是正確的。 6 結論 本設計采用了 VHDL 硬件描述語言文本輸入方式，在確立總體預期實現功能的前提下，分層次進行設計。實現了三種顏色交通信號燈的交 替點亮，以及時間的倒計時顯示，指揮行人和車輛安全通行。程序中所用到的數據均可以根據實際 情況進行設置，修改靈活方便。通過此次設計，我對于 VHDL 硬件描述語言有了更深入地了解，也在原來所學的理論基礎上得到了進一步地應用。但由于經驗上的不足，有些地方還需要做進一步地改善，如可通過 FPGA/CPLD 開發套件驗證。數字化時代的到來給人們的生活水平帶來了極大的改變，我們有理由相信，隨著數字化的深入，交通燈控制器的功能將日趨完善。而且， VHDL 語言對 EDA技術產生的影響也是深遠的，它縮短了電子產品的設計周期，為設計者提供了方便。在今后的電子產品研究開發過程中， EDA 技術將會具有更好的開發手段和更高的性價比 ，并且將擁有更為廣闊的市場應用前景。 7 總結與體會 通過這次課程設計，加強了我動手、思考和解決問題的能力 .現在設 15 計已經做好了 ,自己感覺還是比較好的 ,雖然花了很多的時間 ,但學到了很 多東西 .做課程設計的時候 ,自己把整個書本都看了幾遍 ,增強了自己對知識的理解 ,很多以前不是很懂的問題現在都已經一一解決了。在課程設計的過程中 ,我想了很多種方案 ,對同一個問題都想了很多種不同的接法 ,