交通燈控制器課件

1、0目目 錄錄前前 言言.1第一章第一章 設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù).2第二章第二章 題目分析與整體構(gòu)思題目分析與整體構(gòu)思.3(1)(1) 該交通燈控制器應(yīng)具備的功能該交通燈控制器應(yīng)具備的功能.3(2)(2) 實現(xiàn)方案實現(xiàn)方案.3第三章第三章 硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計.4（1 1）交通控制器）交通控制器。 .4（2 2）5 5 秒定時控制單元秒定時控制單元 .4（3 3）4545 秒定時控制單元秒定時控制單元 .4（4 4）2525 秒定時控制單元秒定時控制單元 .4（5 5）顯示控制單元）顯示控制單元 .4（6 6）顯示譯碼器單元）顯示譯碼器單元 .5（7 7）交通燈控制器的頂層文件連接圖）交通燈控制器

2、的頂層文件連接圖 .5第四章第四章 程序設(shè)計程序設(shè)計.6（1）交通燈控制器）交通燈控制器 VHDL 源程序源程序.6（2 2）4545 秒定時單元的秒定時單元的 VHDLVHDL 源程序源程序 .8（3 3）5 5 秒定時單元的秒定時單元的 VHDLVHDL 源程序源程序 .10（4 4）2525 秒定時單元的秒定時單元的 VHDLVHDL 源程序源程序 .11（5 5）顯示控制單元的）顯示控制單元的 VHDLVHDL 源程序源程序 .12（6 6）顯示譯碼器單元的）顯示譯碼器單元的 VHDLVHDL 源程序：源程序： .13第五章第五章 仿真波形圖仿真波形圖.15（1）交通燈控制器仿真波形圖

3、）交通燈控制器仿真波形圖.15（2）45 秒定時單元仿真波形圖秒定時單元仿真波形圖 .15（3）5 秒定時單元仿真波形圖秒定時單元仿真波形圖 .15（4）25 秒定時單元仿真波形圖秒定時單元仿真波形圖 .16（5）顯示控制單元仿真波形圖）顯示控制單元仿真波形圖 .16（6）顯示譯碼器仿真波形圖）顯示譯碼器仿真波形圖 .16第六章第六章 交通控制器的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)原理圖交通控制器的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)原理圖.17第七章第七章 心得體會心得體會.20參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).21SOPC/EDA 綜合課程設(shè)計綜合課程設(shè)計交通燈控制器交通燈控制器1前前 言言 當(dāng)前，大量的信號燈電路正向著數(shù)字化、小功率、多樣化、方便人

4、、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)， 多值化方向發(fā)展隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。 ，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)最重要的組成部分。伴隨著社會的發(fā)展

5、以及人類生活水平的提高,汽車的數(shù)量在 D 的 DEA 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大與深入，EDA 技術(shù)在電子信息，通信，自動，控制及計算機應(yīng)用等領(lǐng)域的重要性日益突出。隨著技術(shù)市場與人才市場對 DEA 的不斷的增加,交通的問題日益突出，單單依靠人力來指揮交通已經(jīng)不可行了,所以，設(shè)計交通燈來完成這個需求就顯的越加迫切了.為了確保十字路口的行人和車輛順利、暢通地通過,往往采用電子控制的交通信號來進(jìn)行指揮。以下就是運用數(shù)字電子設(shè)計出的交通燈：其中紅燈亮,表示該條路禁止通行；黃燈亮表示停車；綠燈亮表示允許通行。 2第一章第一章 設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)十字路口交通信號的控制系統(tǒng)既適用于十字路口汽車行駛的交通控制,

6、也適用于行人自助通過道路的交通管理。由一條主干道和一條支干道的匯合點形成的十字交叉路口的交通燈控制器，具體要求如下： (1) 主、支干道各設(shè)有一個綠、黃、紅指示燈，兩個顯示數(shù)碼管。 (2) 主干道處于常允許通行狀態(tài)，而支干道有車來才允許通行。 (3) 當(dāng)主、支道均有車時，兩者交替允許通行，主干道每次放行 45 s，支干道每次放行 25 s，在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過程中，要亮 5 s的黃燈作為過渡，并進(jìn)行減計時顯示。 SOPC/EDA 綜合課程設(shè)計綜合課程設(shè)計交通燈控制器交通燈控制器3第二章第二章 題目分析與整體構(gòu)思題目分析與整體構(gòu)思(1)(1)該交通燈控制器應(yīng)具備的功能該交通燈控制器應(yīng)

7、具備的功能設(shè)東西和南北方向的車流量大致相同，因此紅、黃、綠燈的時長也相同，定為紅燈 45sec，黃燈 5sec，綠燈 40sec，同時用數(shù)碼管指示當(dāng)前狀態(tài)（紅、黃、綠）剩余時間。另外，設(shè)計一個緊急狀態(tài)，當(dāng)緊急狀態(tài)出現(xiàn)時，兩個方向都禁止通行，指示紅燈。緊急狀態(tài)解除后，重新計數(shù)并指示時間。(2)(2) 實現(xiàn)方案實現(xiàn)方案 一 從題目中計數(shù)值與交通燈的亮滅的關(guān)系如圖所示 Ra Ya Ga Rb Yb Gb 控 制 器支干道方向主干道方向主干道通行定時器 1支干道通行定時器 2黃燈亮定時器 3cacbclkreset4第三章第三章 硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計（1 1）交通控制器）交通控制器。 （2 2）5

8、 5 秒定時控制單元秒定時控制單元CLKEN05MEN05BDOUT57.0CNT05Sinst（3 3）4545 秒定時控制單元秒定時控制單元SBCLKEN45DOUT45M7.0DOUT45B7.0CNT45Sinst（4 4）2525 秒定時控制單元秒定時控制單元SBSMCLKEN25DOUT25M7.0DOUT25B7.0CNT25Sinst（5 5）顯示控制單元）顯示控制單元CLKSMSBMRMYMGBRBYBGJTDKZinstSOPC/EDA 綜合課程設(shè)計綜合課程設(shè)計交通燈控制器交通燈控制器5EN45EN25EN05MEN05BAIN45M7.0AIN45B7.0AIN25M7.

9、0AIN25B7.0AIN057.0DOUTM7.0DOUTB7.0XSKZinst（6 6）顯示譯碼器單元）顯示譯碼器單元AIN43.0DOUT76.0YMQinst（7 7）交通燈控制器的頂層文件連接圖）交通燈控制器的頂層文件連接圖第四章第四章 程序設(shè)計程序設(shè)計（1 1） 、交通燈控制器交通燈控制器 JTDKZ 的的 VHDL 源程序源程序-JTDKZ.VHD6第四章第四章 程序設(shè)計程序設(shè)計（1）交通燈控制器）交通燈控制器 VHDL 源程序源程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY JTDKZ IS PORT(CLK,SM,SB:I

10、N STD_LOGIC; MR,MY,MG,BR,BY,BG: OUT STD_LOGIC);END ENTITY JTDKZ;ARCHITECTURE ART OF JTDKZ IS TYPE STATE_TYPE IS(A,B,C,D); SIGNAL STATE: STATE_TYPE; BEGIN CNT:PROCESS(CLK) IS VARIABLE S:INTEGER RANGE 0 TO 45; VARIABLE CLR,EN:BIT; BEGINIF(CLKEVENT AND CLK=1)THEN IF CLR=0THEn S:=0; ELSIF EN=0 THEN S:=S

11、; ELSE S:=S+1; END IF; CASE STATE IS WHEN A=MR=0; MY=0; MG=1;BR=1; BY=0; BG=0; IF(SB AND SM)=1 THEN IF S=45 THEN STATE=B; CLR:=0; EN:=0; ELSE STATE=A; CLR:=1; EN:=1; END IF;SOPC/EDA 綜合課程設(shè)計綜合課程設(shè)計交通燈控制器交通燈控制器7 ELSIF(SB AND (NOT SM)=1 THEN STATE=B; CLR:=0; EN:=0; ELSE STATEMR=0; MY=1; MG=0; BR=1; BY=0;

12、 BG=0; IF S=5 THEN STATE=C;CLR:=0; EN:=0; ELSE STATEMR=1; MY=0; MG=0; BR=0; BY=0; BG=1; IF(SM AND SB)=1 THEN IF S=25 THEN STATE=D; CLR:=0; EN:=0; ELSE STATE=C; CLR:=1; EN:=1; END IF;ELSIF SB=0 THEN STATE=D; CLR:=0; EN:=0; ELSE STATEMR=1; MY=0; MG=0; BR=0; BY=1; BG=0; IF S=5 THEN STATE=A;CLR:=0; EN:=

13、0;ELSE STATE=D; CLR:=1; EN:=1; END IF;8 END CASE; END IF; END PROCESS CNT;END ARCHITECTURE ART;（2 2）4545 秒定時單元的秒定時單元的 VHDLVHDL 源程序源程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT45S IS PORT(SB,CLK,EN45:IN STD_LOGIC; DOUT45M,DOUT45B:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO

14、0);END ENTITY CNT45S;ARCHITECTURE ART OF CNT45S IS SIGNAL CNT6B: STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(SB,CLK,EN45) IS BEGIN IF SB=0THEN CNT6B=CNT6B-CNT6B-1; ELSIF(CLKEVENT AND CLK= 1)THEN IF EN45=1THEN CNT6B=CNT6B+1;ELSIF EN45=0THEN CNT6BDOUT45M=01000101; DOUT45BDOUT45M=01000100; DOUT45BDOUT4

15、5M=01000011; DOUT45BDOUT45M=01000010; DOUT45BDOUT45M=01000001; DOUT45BDOUT45M=01000000; DOUT45BDOUT45M=00111001; DOUT45BDOUT45M=00111000; DOUT45BDOUT45M=00110111; DOUT45BDOUT45M=00110110; DOUT45BDOUT45M=00110101;DOUT45BDOUT45M=00110100; DOUT45BDOUT45M=00110011; DOUT45BDOUT45M=00110010; DOUT45BDOUT45

16、M=00110001; DOUT45BDOUT45M=00110000; DOUT45BDOUT45M=00101001; DOUT45BDOUT45M=00101000; DOUT45BDOUT45M=00100111; DOUT45BDOUT45M=00100110; DOUT45BDOUT45M=00100101; DOUT45BDOUT45M=00100100; DOUT45BDOUT45M=00100011; DOUT45BDOUT45M=00100010; DOUT45BDOUT45M=00100001; DOUT45BDOUT45M=00100000; DOUT45BDOUT45

17、M=00011001; DOUT45BDOUT45M=00011000; DOUT45BDOUT45M=00010111; DOUT45BDOUT45M=00010110; DOUT45BDOUT45M=00010101; DOUT45BDOUT45M=00010100; DOUT45BDOUT45M=00010011; DOUT45BDOUT45M=00010010; DOUT45BDOUT45M=00010001; DOUT45BDOUT45M=00010000; DOUT45BDOUT45M=00001001; DOUT45BDOUT45M=00001000; DOUT45BDOUT45

18、M=00000111; DOUT45BDOUT45M=00000110; DOUT45BDOUT45M=00000101; DOUT45BDOUT45M=00000100; DOUT45BDOUT45M=00000011; DOUT45BDOUT45M=00000010; DOUT45BDOUT45M=00000001; DOUT45BDOUT45M=00000000; DOUT45B=00000000;END CASE; END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;（3 3）5 5 秒定時單元的秒定時單元的 VHDLVHDL 源程序源程序LIBRARY IEEE;USE

19、 IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT05S IS PORT(CLK,EN05M,EN05B:IN STD_LOGIC; DOUT5: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY CNT05S;ARCHITECTURE ART OF CNT05S IS SIGNAL CNT3B: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(CLK,EN05M,EN05B) IS BEGIN IF(CLKEVENT AND CLK

20、= 1)THEN IF EN05M=1 OR EN05B=1 THEN CNT3B=CNT3B+1;ELSE CNT3BDOUT5DOUT5DOUT5DOUT5DOUT5-DOUT5=00000000; END CASE; END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;（4 4）2525 秒定時單元的秒定時單元的 VHDLVHDL 源程序源程序-CNT25S.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT25S IS PORT(SB,SM,CLK,E

21、N25:IN STD_LOGIC; DOUT25M,DOUT25B:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY CNT25S;ARCHITECTURE ART OF CNT25S IS SIGNAL CNT5B: STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(SB,SM,CLK,EN25) IS BEGIN IF SB=0 OR SM=0 THEN CNT5B=CNT5B-CNT5B-1;ELSIF(CLKEVENT AND CLK= 1)THEN IF EN25=1 THEN CNT5B=CNT5B+1;

22、ELSIF EN25=0THEN CNT5BDOUT25B=00100101; DOUT25MDOUT25B=00100100; DOUT25MDOUT25B=00100011; DOUT25MDOUT25B=00100010; DOUT25MDOUT25B=00100001; DOUT25MDOUT25B=00100000; DOUT25MDOUT25B=00011001; DOUT25MDOUT25B=00011000; DOUT25MDOUT25B=00010111; DOUT25MDOUT25B=00010110; DOUT25MDOUT25B=00010101; DOUT25MDOU

23、T25B=00010100; DOUT25MDOUT25B=00010011; DOUT25MDOUT25B=00010010; DOUT25MDOUT25B=00010001; DOUT25MDOUT25B=00010000; DOUT25MDOUT25B=00001001; DOUT25MDOUT25B=00001000; DOUT25MDOUT25B=00000111; DOUT25MDOUT25B=00000110; DOUT25MDOUT25B=00000101; DOUT25MDOUT25B=00000100; DOUT25MDOUT25B=00000011; DOUT25MDOU

24、T25B=00000010; DOUT25MDOUT25B=00000001; DOUT25MDOUT25B=00000000; DOUT25M=00000000; END CASE; END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;（5 5）顯示控制單元的）顯示控制單元的 VHDLVHDL 源程序源程序-XSKZ.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY XSKZ IS PORT(EN45,EN25,EN05M,EN05B:IN STD_LOGIC;A

25、IN45M,AIN45B: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SOPC/EDA 綜合課程設(shè)計綜合課程設(shè)計交通燈控制器交通燈控制器13 AIN25M,AIN25B,AIN05: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); DOUTM,DOUTB: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY XSKZ;ARCHITECTURE ART OF XSKZ IS BEGIN PROCESS(EN45,EN25,EN05M,EN05B) IS BEGIN IF EN45=1THEN DOUTM=AIN45M(7

26、 DOWNTO 0); DOUTB=AIN45B(7 DOWNTO 0); ELSIF EN05M=1THEN DOUTM=AIN05(7 DOWNTO 0); DOUTB=AIN05(7 DOWNTO 0); ELSIF EN25=1 THEN DOUTM=AIN25M(7 DOWNTO 0); DOUTB=AIN25B(7 DOWNTO 0); ELSIF EN05B=1THEN DOUTM=AIN05(7 DOWNTO 0); DOUTBDOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7=0000000; END CASE; E

27、ND PROCESS;END ARCHITECTURE ART;SOPC/EDA 綜合課程設(shè)計綜合課程設(shè)計交通燈控制器交通燈控制器15第五章第五章 仿真波形圖仿真波形圖（1）交通燈控制器仿真波形圖）交通燈控制器仿真波形圖（2）45 秒定時單元仿真波形圖秒定時單元仿真波形圖（3）5 秒定時單元仿真波形圖秒定時單元仿真波形圖16（4）25 秒定時單元仿真波形圖秒定時單元仿真波形圖（5）顯示控制單元仿真波形圖）顯示控制單元仿真波形圖（6）顯示譯碼器仿真波形圖）顯示譯碼器仿真波形圖SOPC/EDA 綜合課程設(shè)計綜合課程設(shè)計交通燈控制器交通燈控制器17第六章第六章 交通控制器的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)原理圖交通控制

28、器的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)原理圖1、交通控制器、交通控制器Add0:OUT5CNT:S5Add0:OUT4CNT:S4Add0:OUT3CNT:S3Add0:OUT2CNT:S2Add0:OUT1CNT:S1Add0:OUT0CNT:S0CNT:ENCNT:CLRSMSBclkabcdDENAQPRECLRDENAQPRECLRA5.0B5.0OUT5.0ADDERDENAQPRECLRDENAQPRECLRDENAQPRECLRA5.0B5.0OUTEQUALA5.0B5.0OUTEQUALA5.0B5.0OUTEQUALDENAQPRECLRDENAQPRECLRDENAQPRECLRSEL3.0D

29、ATA3.0OUTSELECTORDQPREENACLRSELDATAADATABOUT0MUX21SELDATAADATABOUT0MUX21SELDATAADATABOUT0MUX21STATECNT:CLRCNT:ENAdd06 h01 -BGreg0BRreg0BYreg0CNT0CNT1Equal06 h2D -Equal16 h05 -Equal26 h19 -MGreg0MR0MRreg0MYreg0CNT:S5.0CLR1.0S5.0S11.66 h00 -CLKSMSBMRMYMGBRBYBGSelector42、45 秒定時單元秒定時單元A 5 .0 B 5 .0 O UT

30、5 .0 A DDE RDQP REE NACL RS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O UTMUXS E L 3 .0 DA TA 1 5 .0 O UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O

31、UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E LDA TA ADA TA BO UT0MUX 2 1Add06 h01 -CNT6B5.0Mux032 h00000007 -Mux132 h00001FF8 -Mux232 h0003E0F8 -Mux332 h00042108 -Mux432 h0018C631 -

32、Mux532 h00294A52 -Mux664 h0000155555555555 -Mux716 h0007 -Mux1164 h0000181E0781E078 -Mux1264 h0000186619866198 -Mux1332 h002AAAAA -CNT6B5.06 h3F -SBCLKEN45DOUT45M7.01 h0 -DOUT45B7.01 h0 -Mux1064 h0000060180601806 -Mux964 h000001FF801FF001 -Mux864 h000000007FFFF800 -183、5 秒定時單元秒定時單元A2.0B2.0OUT2.0ADDE

33、RDQPREENACLRDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQSEL2.0DATA7.0OUTMUXSEL2.0DATA7.0OUTMUXSEL2.0DATA7.0OUTMUXSEL2.0DATA7.0OUTMUXSEL2.0DATA7.0OUTMUXSEL2.0DATA7.0OUTMUXSELDATAADATABOUT0MUX21Add03 h1 -CNT3B2.0DOUT50$latchDOUT51$latchDOUT52$latchDOUT53$lat

34、chDOUT54$latchDOUT55$latchDOUT56$latchDOUT57$latchMux08 h15 -Mux18 h0C -Mux28 h03 -Mux38 h1F -Mux48 h00 -Mux58 h1F -process00CNT3B2.03 h0 -CLKEN05MEN05BDOUT57.04、25 秒定時單元秒定時單元A4.0B4.0OUT4.0ADDERDQPREENACLRW ECLK0CLK1DATAIN7.0W ADDR4.0RADDR4.0DATAOUT7.0SYNC_RAMW ECLK0CLK1DATAIN7.0W ADDR4.0RADDR4.0DAT

35、AOUT7.0SYNC_RAMSELDATAADATABOUT0MUX21000000CNT5B4.0process00SBSMCLKEN25DOUT25M7.0DOUT25B7.0CNT5B4.05 h1F -Add05 h01 -Ram08 h00 -5 h00 -Ram18 h00 -5 h00 -5 5、顯示控制單元顯示控制單元SOPC/EDA 綜合課程設(shè)計綜合課程設(shè)計交通燈控制器交通燈控制器19010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101

36、DENAPRECLRQDOUTB15_OUT0DOUTB28_OUT0DOUTB311_OUT0DOUTB414_OUT0DOUTB517_OUT0DOUTB620_OUT0DOUTB723_OUT0DOUTM02_OUT0DOUTM15_OUT0DOUTM28_OUT0DOUTM311_OUT0DOUTM414_OUT0DOUTM517_OUT0DOUTM620_OUT0DOUTM725_OUT0DOUTM726_OUT0DOUTB7$latch_OUT0DOUTB6$latch_OUT0DOUTB5$latch_OUT0DOUTB4$latch_OUT0DOUTB3$latch_OUT0DOUTB2$latch_OUT0DOUTB1$latch_OUT0DOUTB02AIN45B7.0EN45DOUTB15DOUTB28DOUTB311DOUTB414DOUTB517DOUTB620DOUTB723DOUTM02AIN45M7.0DOUTM15DOUTM