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1、目录一 课题介绍1.1概述1.2课题要求二 设计原理与分析2.1.1红黄绿灯之间状态变换2.1.2计时设置2.1.3紧急情况2.2 总体框图2.3 分块设计三 、原理图四、 程序代码4.1M分频器4.2数码管译码器4.3 交通灯控制器4.4 计时器五、 仿真结果及实验分析六、总结一、课题介绍 1.1概述在十字路口，每条道路各有一组红、黄、绿灯和倒计时显示器，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中，红灯(R)亮，表示该条道路禁止通行；黄灯(Y)亮，表示停车；绿灯(G)亮，表示可以通行。倒计时显示器是用来显示允许通行和禁止通行地时间。交通灯控制器就是用来自动控制十字路口的交通灯和计时器，指挥各种车辆和行人安全通行。1.2课题要求设计一个十字交叉路口的交通灯控制器，具体要求如下：(1) 每条道路设一组信号灯，每组信号灯由红、黄、绿3盏灯组成，绿灯表示允许通行，红灯表示禁止通行，黄灯表示该车道上已过。

2、停车线德车辆继续通行，未过停车线的车辆停止通行。(2) 设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间，其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别是20s、5s和25s。(3) 当各条路上任意一条上出现特殊情况时，如当消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆通过时，各方向上均是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪烁。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。二、设计原理与分析2.1交通灯用以指挥车辆和行人有序地通行，在功能上要实现红黄绿灯之间状态变换、计时设置和紧急情况三大功能。2.1.1红黄绿灯之间状态变换对于十字路口两个方向上的交通灯，要保证一条道路通行另一条禁止，同时还要考虑黄灯到红灯的变换，因此一共有四个状态，即南北红东西绿、南北红东西黄、南北绿东西红、南北黄东西红。 2.1.2计时设置根据要求，绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别是20s、5s和25s。2.1.3紧急情况。

3、当各条路上任意一条上出现特殊情况时，各方向上均是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪烁。2.2 总体框图 2.2.1模块示意图 图12.3 分块设计要实现交通灯的控制需要5个功能模块，分别为4M分频器，数码管译码器，交通灯控制器以及计时器。 2.3.1 4M分频器由于引脚选用4M时钟，而计时单位为秒，需要对时钟信号进行4M分频处理，编译后生成4M分频器如下图：图2 4M分频器 2.3.2数码管译码器输出时间为16进制数，要在数码管上显示需设计数码管译码器对其进行译码，编译后生成数码管译码器如下图：图3 数码管译码器 2.3.3 交通灯控制器为完成四个状态之间的循环，需交通灯控制器通过时钟信号的变化来完成状态循环的功能，编译后生成交通灯控制器如下图：图4 交通灯控制器 2.3.4 计时器计时器不仅要完成倒计时功能，还要随状态的变化而改变其倒计时时间，编译后生成计时器如下图：图5 计时器三、 原。

4、理图、代码书写 1、交通灯控制的原理图各个模块代码书写4.1M分频器LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL ; -- 运算符重载ENTITY cnt4M IS PORT ( ena,clr,d_ctr,clk : IN STD_LOGIC ; q : OUT STD_LOGIC_VECTOR( 3 DOWNTO 0 ); co:out std_logic ) ; END ENTITY cnt4M; ARCHITECTURE bhv OF cnt4M ISSIGNAL q1 : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0 ); BEGIN q <= q1 ; PROCESS (clk,clr,ena,d_ctr) BEGIN IF clr='0' THEN q1'。

5、0'); ELSIF clk'EVENT AND clk = '1' THEN IF ena='1' THEN IF d_ctr='1' THEN IF q1 = "1111" THEN q1 '0'); ELSE q1<=q1+'1'; END IF; ELSIF q1= "0000" THEN q1'1'); ELSE q1<=q1-'1'; END IF; END IF ; END IF; END PROCESS ; PROCESS(q1) BEGIN IF q1= "1111" THEN co<='1'; ELSE co<='0'; END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE bhv;4.2数码管译码器library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith。

6、.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity exp4 is port(clk : in std_logic; A,B:in std_logic_vector(7 downto 0); ledag:out std_logic_vector(6 downto 0); sel:out std_logic_vector(7 downto 0) );end;architecture bh of exp4 is signal del:std_logic_vector(1 downto 0); signal key:std_logic_vector(3 downto 0); begin process(clk) variable dount:std_logic_vector(1 downto 0); begin if clk'event and clk='1'。

7、then dount:=dount+1; end if; delledagledagledagledagledagledagledagledagledagledagnull; end case; end process; process(del) begin case del is when "11"=>sel<="";keysel<="";keysel<="";key<=b(3 downto 0); end case; end process;end bh;4.3 交通灯控制器LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY jtd ISPORT(clk,emg:IN STD_LOGIC;--输入 时钟,复位,状态 COUNT1,COUNT2:IN。

8、 STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--计时器 MG,MY,MR,CG,CY,CR:OUT STD_LOGIC);--输出信号,控制各种灯END jtd;ARCHITECTURE behav OF jtd IS TYPE jtdSTATE IS(mrcg,mrcy,mgcr,mycr); SIGNAL STATE:jtdSTATE;BEGIN PROCESS(STATE,clk,emg)--RESET,, S BEGIN -- IF RESET='1' THEN STATE<=mgcr;MG<='1';CR<='1';MY<='0';MR<='0';CG<='0';CY<='0'; --ELS IF clk'EVENT AND clk='1' then IF emg='1' THEN MY<='0';CR<='1。

9、';MG<='0';MR<='1';CG<='0';CYIF COUNT1="" AND COUNT2=""THEN STATE<=mrcy;MY<='0';CR<='0';MG<='0';MR<='1';CG<='0';CY<='1'; ELSE STATE<=mrcg;MG<='0';CR<='0';MY<='0';MR<='1';CG<='1';CYIF COUNT1="" AND COUNT2=""THEN STATE<=mgcr;MR<='0';CG<='0';MG<='1';MY<='0';CR<='1';CY<='0'; ELSE STATE<=mrcy;MY<='0';CR<='0';MG<='0';MR<=。

10、'1';CG<='0';CYIF COUNT2="" AND COUNT1=""THEN STATE<=mycr;MR<='0';CY<='0';MY<='1';MG<='0';CR<='1';CG<='0'; ELSE STATE<=mgcr;MR<='0';CG<='0';MG<='1';MY<='0';CR<='1';CYIF COUNT1="" AND COUNT2=""THEN STATE<=mrcg;MG<='0';CR<='0';MR<='1';MY<='0';CY<='0';CG<='1'; ELSE STATE<=mycr;MR<='0';CY<='0';MY<='1';MG<='0';CR<='1';CG

11、;='0'; END IF; END CASE; END IF; END IF; END PROCESS; END behav;4.4 计时器LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY JISHU IS PORT(clk,RESET,emg:IN STD_LOGIC; tim1,tim2:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END JISHU;ARCHITECTURE behav OF JISHU IS TYPE RGY IS(mrcg,mrcy,mgcr,mycr); SIGNAL STATE:RGY;BEGIN PROCESS(clk,RESET,emg)--,RESET VARIABLE a1:STD_LOGIC:='0'; VARIAB。

12、LE a2:STD_LOGIC:='0'; VARIABLE a3:STD_LOGIC:='0'; VARIABLE a4:STD_LOGIC:='0'; VARIABLE b:STD_LOGIC:='0'; VARIABLE timmh:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE timml:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE timch:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE timcl:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE mth,mtl,cth,ctl:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGIN IF clk'EVENT AND clk='1' THEN IF RESET='1' THEN STATE -。

13、-IF S='1' AND b='1' THEN STATE<=mycr;a:='0';th:="0000";tl:="0100";b:='0'; --ELSIF S='0' AND b='1' THEN STATE<=mgcr;a:='1';th:="0000";tl:="0001"; --ELSE IF a1='1' THEN mth:="0010";mtl:="0101";cth:="0010";ctl:="0000";a1:='0';timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; --25秒,20秒 else IF NOT(cth="0000" AND ctl="0010") then IF mtl="0000" then mtl:="1001";mth:=mth-1;timmh:=mth; timml:=mtl; tim。

14、ch:=cth; timcl:=ctl; else mtl:=mtl-1;timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; END IF; --IF NOT(cth="0000" AND ctl="0010") then IF ctl="0000" then ctl:="1001";cth:=cth-1;timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; else ctl:=ctl-1;timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; END IF; ELSE mth:="0000";mtl:="0110";cth:="0000";ctl:="0001";STATE IF a2='1' THEN cth:="0000";ctl:="0101";mth:="。

15、0000";mtl:="0101";a2:='0';timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; --5秒 else IF NOT(cth="0000" AND ctl="0010" ) then ctl:=ctl-1;mtl:=mtl-1;timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; ELSE cth:="0000";ctl:="0001";mth:="0000";mtl:="0001";a3:='1';STATE--IF S='1' THEN IF a3='1' THEN mth:="0010";mtl:="0000";cth:="0010";ctl:="0101";a3:='0';timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; --20秒。

16、 else IF NOT(mth="0000" AND mtl="0010") then IF mtl="0000" then mtl:="1001";mth:=mth-1;timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; else mtl:=mtl-1;timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; END IF; --IF NOT(cth="0000" AND ctl="0010") then IF ctl="0000" then ctl:="1001";cth:=cth-1;timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; else ctl:=ctl-1;timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl。

17、; END IF; ELSE cth:="0000";ctl:="0110";mth:="0000";mtl:="0001";STATE<=mycr;a4:='1';timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; --6.1 END IF; END IF; --ELSE a:='0';STATEIF a4='1' THEN mth:="0000";mtl:="0101";cth:="0000";ctl:="0101";a4:='0';timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; --4秒 else IF NOT(cth="0000" AND ctl="0010") then ctl:=ctl-1;mtl:=mtl-1;timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth;。

18、 timcl:=ctl; ELSE cth:="0000";ctl:="0001";mth:="0000";mtl:="0001";a1:='1';STATE<=mrcg;timmh:=mth; timml:=mtl; timch:=cth; timcl:=ctl; END IF; END IF; END CASE;END IF;tim1 <= mth & mtl;tim2 <= cth & ctl;END IF;end process;END behav;五、仿真及分析 图1、原理图仿真波形 图2、4M分频器仿真波形 图3、数码管译码器仿真波形 图4、交通灯控制仿真波形 图5、计时器仿真波形实验及分析在clc上升沿，tim2计数到达01，此时改变状态，主道路的路灯熄灭，黄灯点亮，从道路的红灯保持不变，持续5秒并计数。Reset置1后开始进入计数状态，并随着时钟上升沿改变。

19、状态。在clc上升沿，tim1和tim2计数都达到01，此时改变状态，主道路黄灯熄灭红灯点亮，从道路红灯熄灭绿灯点亮。并开始计数。emg为紧急情况的开关，在紧急情况下，将emg置0，此时主动道路都变为红灯，且计数器停止计数，保持原计数时间并闪烁。紧急情况排除后，emg恢复置1，此时恢复紧急状况之前的状态，并继续计数。针对EP1C6Q240C8芯片，引脚设置如下：六、总结在这次设计过程中，体现出自己设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。 在此感谢我们的杨老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风是我学习中的榜样,老师循循善诱的教导给予我启迪;这次设计的每个实验细节，都离不开老师的细心指导。而您宽容的态度，帮助我们能够比较顺利的完成了这次课程设计。 我们学好理论的同时也要努力提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领。其中我最大的感触就是在设计课题的过程当中，与老师多次进行交流并看着自己在老师的帮助下一步步克服难题、难点，以及改正每一个错误的成就感，都让我对本次的课程设计有了更深刻的理解和认识，也让我更加熟练的掌握了EDA这门课程。序号 综合成绩优秀( )良好( )中等( )及格( )不及格( )教师(签名)批改日期《EDA技术》课程设计报告课题： 交通灯控制器 院系 自动化学院 专业 自动化 　　　　　班级 学号 姓名 指导教师 李华 、杨银贤 起止日期 2015.12.21-2015.12.25 2015 年 12 月。