通信工程課程設(shè)計(jì)--具有四種信號(hào)燈的交通燈控制(編輯修改稿)
2025-07-10 17:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 各計(jì)時(shí)電路位倒計(jì)時(shí)顯示。 系統(tǒng)框圖如下： 6 圖 21 設(shè)計(jì)思路示意圖 設(shè)計(jì)思路 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，可分為四個(gè)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，分別是定時(shí)模塊，主控電路，譯碼驅(qū)動(dòng)電路和掃描顯示幾部分。分頻部分是把外部提供的1Hz 進(jìn)行分頻得到系統(tǒng)工作需要的工作脈沖，顯示部分包括兩個(gè)內(nèi)容，一個(gè)是主干道紅綠燈顯示，另一個(gè)是支干道紅綠燈顯示。然后將紅綠燈顯示時(shí)間以 BCD 碼形式顯示出來(lái)，顯示模塊將其譯碼輪流掃描顯示 交通信號(hào)燈控制器系統(tǒng)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(zhuǎn)黃燈 5 秒，支干道紅燈顯示 25 秒； (3）主干道黃燈轉(zhuǎn)左拐 15 秒，支干道紅燈顯示 20 秒； (4)主干道左拐轉(zhuǎn)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(zhuǎn)黃燈 5 秒； (6)主干道紅燈顯示 20 秒，支干道黃燈轉(zhuǎn)左拐 15 秒； (7)主干道亮紅燈 5 秒，支干道左拐轉(zhuǎn)黃燈 5 秒； (8)依次循環(huán)跳到主干道，紅綠燈重新計(jì)時(shí)。 3 交通燈控制器的實(shí)現(xiàn) 交通燈控制器的設(shè)計(jì)原型圖 圖 31 具有四種信號(hào)燈的交通信號(hào)燈硬件系統(tǒng)示意圖 原理圖中輸入部分分別是 clk：系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)； 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(shù)碼管顯示的是交通信號(hào)燈轉(zhuǎn)換時(shí)間。 8 系統(tǒng)各功能模塊的實(shí)現(xiàn) 模塊 shuomaguan 圖 32 1shuomaguan 模塊 shumaguan 的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于分析輸入條件的不同，會(huì)有什么樣的輸出結(jié)果。這就要理解 shumaguan 模塊的作用 就是控制交通燈時(shí)間顯示的 轉(zhuǎn)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(hào)燈的四種燈之間的轉(zhuǎn)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(hào)燈原理圖 4 交通信號(hào)燈控制器系統(tǒng)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(dāng)使能位 EN 為低電平的時(shí)候，兩路數(shù)碼管維持初始值不變，當(dāng)使能位為高電平的時(shí)候，兩個(gè)數(shù)碼管在每個(gè)時(shí)鐘內(nèi)，減一，與題目要求相符。 頂層實(shí)體的仿真波形 圖 42 頂層實(shí)體的仿真波形 10 分析：從圖中很容易看出，交通燈只在狀態(tài)發(fā)生變換的時(shí)候發(fā)生變換，而且在一整個(gè)狀態(tài)內(nèi)不發(fā)生變化。 并且可以看出，在狀態(tài) 0 的時(shí)候，主干道綠燈亮，支干道紅燈亮。在狀態(tài) 1 的時(shí)候，主干道黃燈亮，支干道紅燈亮， 在狀態(tài) 2 的時(shí)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(nèi)很容易看出，狀態(tài)機(jī)的變換，并且看出數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)為零的時(shí)候與狀態(tài)變換同步，并且主干道的倒計(jì)時(shí)與支干道的倒 計(jì)時(shí)相互獨(dú)立，不影響。 管腳鎖定 在驗(yàn)證交通信號(hào)燈系統(tǒng) 功能之前，需要清楚試驗(yàn)箱與與各個(gè)信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)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(yàn)箱芯片中，并驗(yàn)證功能。 11 圖 44 管腳鎖定圖 5 完成調(diào)試后所顯示結(jié)果的八種情況 12 圖 51 驗(yàn)證結(jié)果 1 主干道顯示綠燈，支干道顯示紅燈； 圖 52 驗(yàn)證結(jié)果 2 主干道顯示綠燈，支干道顯示紅燈； 圖 53 驗(yàn)證結(jié)果 3 主干道顯示左拐綠燈，支干道顯示紅燈； 13 圖 54 驗(yàn)證結(jié)果 4 主干道顯示黃燈，支干道顯示紅燈； 圖 55 驗(yàn)證結(jié)果 5 主干道顯示紅燈，支干道顯示綠燈； 13 圖 56 驗(yàn)證結(jié)果 6 主干道顯示紅燈，支干道顯示黃燈； 圖 57 驗(yàn)證結(jié)果 7 主干道顯示紅燈，支干道顯示左拐綠燈； 14 圖 58 驗(yàn)證結(jié)果 8 主干道顯示紅燈，支干道顯示黃燈； 之后可知，交通信號(hào)燈將再次回歸驗(yàn)證結(jié)果 1，再次重復(fù)所驗(yàn)證 8個(gè)結(jié)果。 觀察的符合我們的設(shè)計(jì)結(jié)果，設(shè)計(jì)是正確的。 6 結(jié)論 本設(shè)計(jì)采用了 VHDL 硬件描述語(yǔ)言文本輸入方式，在確立總體預(yù)期實(shí)現(xiàn)功能的前提下，分層次進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了三種顏色交通信號(hào)燈的交 替點(diǎn)亮，以及時(shí)間的倒計(jì)時(shí)顯示，指揮行人和車輛安全通行。程序中所用到的數(shù)據(jù)均可以根據(jù)實(shí)際 情況進(jìn)行設(shè)置，修改靈活方便。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我對(duì)于 VHDL 硬件描述語(yǔ)言有了更深入地了解，也在原來(lái)所學(xué)的理論基礎(chǔ)上得到了進(jìn)一步地應(yīng)用。但由于經(jīng)驗(yàn)上的不足，有些地方還需要做進(jìn)一步地改善，如可通過(guò) FPGA/CPLD 開發(fā)套件驗(yàn)證。數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)給人們的生活水平帶來(lái)了極大的改變，我們有理由相信，隨著數(shù)字化的深入，交通燈控制器的功能將日趨完善。而且， VHDL 語(yǔ)言對(duì) EDA技術(shù)產(chǎn)生的影響也是深遠(yuǎn)的，它縮短了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，為設(shè)計(jì)者提供了方便。在今后的電子產(chǎn)品研究開發(fā)過(guò)程中， EDA 技術(shù)將會(huì)具有更好的開發(fā)手段和更高的性價(jià)比 ，并且將擁有更為廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。 7 總結(jié)與體會(huì) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力 .現(xiàn)在設(shè) 15 計(jì)已經(jīng)做好了 ,自己感覺(jué)還是比較好的 ,雖然花了很多的時(shí)間 ,但學(xué)到了很 多東西 .做課程設(shè)計(jì)的時(shí)候 ,自己把整個(gè)書本都看了幾遍 ,增強(qiáng)了自己對(duì)知識(shí)的理解 ,很多以前不是很懂的問(wèn)題現(xiàn)在都已經(jīng)一一解決了。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中 ,我想了很多種方案 ,對(duì)同一個(gè)問(wèn)題都想了很多種不同的接法 ,
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