【正文】 0 電子課程設(shè)計 —— 交通燈設(shè)計 學(xué)院： 電子信息工程 專業(yè)、班級：電子 072202H 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 2021年 12 月 1 十字路口的信號燈控制電路 一、 設(shè)計任務(wù)與要求 實現(xiàn)一個十字路口的信號燈控制電路。 信號燈分別由紅、黃、綠三種顏色組成，運行時，綠燈亮 40秒鐘，然后閃 5 秒 ，綠燈滅，黃燈亮 2 秒，黃燈滅，紅燈亮，同時另一方向的綠燈亮，紅燈亮的時間為 47 秒 。 擴展要求： 增加顯示功能，即每個燈亮?xí)r顯示相應(yīng)的秒數(shù)并倒計時。 增加左轉(zhuǎn)功能，即信號燈由紅燈、黃燈和兩個綠燈組成，左轉(zhuǎn)時間為 15秒，紅燈亮的時間調(diào)整為 62秒。 二、 總體框圖 圖一 交通燈控制系統(tǒng)框圖 設(shè)計思路： 在某一十字路口交叉地帶，可設(shè)置東西走向的道路為主道，南北走向的道路為次道，主次車道的交通燈需按交通法則交替運行。則可設(shè)計邏輯電路。 分析系統(tǒng)的邏輯功能： 交通燈控制系統(tǒng)原理圖如圖一，由計數(shù)器、分頻器、控制器、分位譯碼電路、掃描顯示電路等部分組成。 分頻器 計數(shù)器 控制器 紅綠燈顯示 顯示控制電路 掃描顯示電路 七段數(shù)碼管 2 交通燈流程圖 MG：主道綠燈 MY：主道黃燈 MR：主道紅燈 MG’ ：主道綠燈閃 SG：次道綠 燈 SY：次道黃燈 SR：次道紅燈 T1： 40s T2： 5s T3： 2s T4： 47s ST：狀態(tài)轉(zhuǎn)換量 狀態(tài)一： 主道綠燈次道紅燈持續(xù)時間小于 40s 時， T1=0 狀態(tài)保持不變，若持續(xù)時間等于 40s時， T1=1 轉(zhuǎn)換到下一狀態(tài)。 狀態(tài)二：主道綠燈閃爍次道紅燈持續(xù)時間小于 5s 時， T2=0 狀態(tài)保持不變，若持續(xù)時間等于 5s時， T2=1 轉(zhuǎn)換到下一狀態(tài)。 狀態(tài)三：主道黃燈次道紅燈持續(xù)時間小于 2s時， T3=0 狀態(tài)保持不變，若持續(xù)時間等于 2s 時， T3=1 轉(zhuǎn)換到下一狀態(tài)。 狀態(tài)三：主道紅燈次道綠燈持續(xù)時間小 于 47s 時， T4=0 狀態(tài)保持不變，若持續(xù)時間等于 47s 時， T4=1轉(zhuǎn)換到下一狀態(tài)。 三、 選擇器件 裝有 Altera 公司 QuartusII 仿真軟件的計算機一臺。 選擇 FPGA器件： Cyclone 中的 EP1C12Q240C8。 EDAVI實 驗箱一臺。 實現(xiàn)數(shù)據(jù)下載的數(shù)據(jù)線，導(dǎo)線。 開關(guān)以及 LED 燈。 四位八段數(shù)碼顯示管。 MG SR T1 MG’ SR T2 ST MY SR T3 ST ST MR SG T4 ST 3 四、 功能模塊 模塊一 ：分頻器 分頻器實現(xiàn)的是將高頻時鐘信號轉(zhuǎn)換成低頻時鐘信號， clk 信號經(jīng)分頻器將 50MHz 分為 250Hz 和 1Hz 提供給計數(shù)器、控制器和掃描顯示電路所需的時鐘計時脈 沖。 c lk 3 c lk out 1c lk out 2divins t8 分頻器模塊（ div） VHDL 源程序： library ieee。 use 。 use 。 entity div is port(clk3:IN std_logic。 clkout1,clkout2:OUT std_logic)。 end div。 architecture one of div is begin process(clk3) variable t:integer range 0 to 25000000。 variable tmp:std_logic。 begin if(clk339。event and clk3=39。139。)then if t=24999999 then t:=0。 tmp:=not tmp。 else t:=t+1。 end if。 end if。 clkout1=tmp。 end process。 process(clk3) variable t:integer range 0 to 100000。 variable tmp:std_logic。 begin 4 if(clk339。event and clk3=39。139。)then if t=99999 then t:=0。 tmp:=not tmp。 else t:=t+1。 end if。 end if。 clkout2=tmp。 end process。 end one。 分頻器仿真波形 模塊二： 控制器 控制器的作用是根據(jù)計數(shù)器計數(shù)的值控制發(fā)光二極管的亮滅。本控制器的設(shè)計方法是利用時鐘沿的上升沿讀取前級計數(shù)器的計數(shù)值，然后做出反應(yīng)。 主要控制紅、綠、黃燈的亮、滅和閃爍。 C L K G1Y1R1L1L2G2Y2R2KZin s t9 控制器模塊（ KZ） VHDL 源程序： LIBRARY IEEE。 USE 。 USE 。 ENTITY KZ IS PORT(CLK:IN STD_LOGIC。 G1,Y1,R1,L1,L2, G2,Y2,R2 :OUT STD_LOGIC)。 END。 ARCHITECTURE ART OF KZ IS BEGIN PROCESS(CLK) IS VARIABLE S:INTEGER RANGE 0 TO 124。 5 BEGIN IF(CLK39。EVENT AND CLK=39。139。)THEN IF S124 THEN S:=1。 else S:=S+1。 IF 0S AND S41 THEN —— 40s 內(nèi) G1=39。039。 —— 主道綠燈亮 Y1=39。139。 R1=39。139。 L1=39。139。 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。039。 —— 次道紅燈亮 L2=39。139。 ELSIF s=41 THEN —— 主道 綠燈 閃爍 的第一秒 G1=39。139。 Y1=39。139。 R1=39。139。 L1=39。139。 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。039。 L2=39。139。 ELSIF s=42 THEN G1=39。039。 Y1=39。139。 R1=39。139。 L1=39。139。 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。039。 L2=39。139。 ELSIF s=43 THEN G1=39。139。 Y1=39。139。 R1=39。139。 L1=39。139。 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。039。 L2=39。139。 ELSIF s=44 THEN G1=39。039。 Y1=39。139。 6 R1=39。139。 L1=39。139。 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。039。 L2=39。139。 ELSIF s=45 THEN —— 主道綠燈閃爍最后一秒 G1=39。139。 Y1=39。139。 R1=39。139。 L1=39。139。 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。039。 L2=39。139。 ELSIF 45S AND s61 THEN G1=39。139。 Y1=39。139。 R1=39。139。 L1=39。039。 —— 主道左轉(zhuǎn)燈亮 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。039。 L2=39。139。 ELSIF 60S AND s63 THEN G1=39。139。 Y1=39。039。 —— 主道黃燈亮 R1=39。139。 L1=39。139。 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。039。 L2=39。139。 ELSIF 62s AND s103 THEN G1=39。139。 Y1=39。139。 R1=39。039。 —— 主道紅燈亮 L1=39。139。 G2=39。039。 —— 次道綠燈亮 Y2=39。139。 R2=39。139。 L2=39。139。 ELSIF S=103 THEN —— 次道綠燈閃爍第一秒 G1=39。139。 7 Y1=39。139。 R1=39。039。 —— 主道紅燈亮 L1=39。139。 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。139。 L2=39。139。 ELSIF S=104 THEN G1=39。139。 Y1=39。139。 R1=39。039。 L1=39。139。 G2=39。039。 Y2=39。139。 R2=39。139。 L2=39。139。 ELSIF S=105 THEN G1=39。139。 Y1=39。139。 R1=39。039。 L1=39。139。 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。139。 L2=39。139。 ELSIF S=106 THEN G1=39。139。 Y1=39。139。 R1=39。039。 L1=39。139。 G2=39。039。 Y2=39。139。 R2=39。139。 L2=39。139。 ELSIF S=107 THEN —— 次道綠燈閃爍最后一秒 G1=39。139。 Y1=39。139。 R1=39。039。 L1=39。139。 G2=39。139。 Y2=39。139。 R2=39。139。