【正文】 責控制發(fā)光二極管的輸出，所以25位的輸出信號可以分成七組控制發(fā)光二極管的顯示，其中“1”為點亮，“0”為熄滅。其對應方式如下表所示： 紅綠燈信號控制電路在紅綠燈交通信號系統(tǒng)中，大多數(shù)的情況是通過自動控制的方式指揮交通。但為了配合高峰時段，防止交通擁擠，有時還必須使用手動控制，即讓交通警察自行指揮交通。因此，hld4紅綠燈信號控制電路(見圖11)除了負責監(jiān)控路口紅綠燈之外，最主要的功能就是能夠利用開關來切換手動與自動的模式，讓交通警察能夠通過外部輸入的方式來控制紅綠燈交通信號系統(tǒng)的運做。 圖11 紅綠燈信號控制電路系統(tǒng)輸入信號：clk：由外部信號發(fā)生器提供1kHZ的時鐘信號；reset：系統(tǒng)內(nèi)部自復位信號；ena_scan：接收由時鐘發(fā)生電路提供的250Hz的時鐘脈沖信號；ena_1hz：接收由時鐘發(fā)生電路提供的1Hz的脈沖信號；flash_1hz：接收由時鐘發(fā)生電路提供的1Hz的脈沖時鐘信號；a_m：手動、自動切換按鈕（1：自動、0：手動）；st_butt： 紅綠燈狀態(tài)切換按鈕（在手動操作下，每按一次按鈕就變換一個狀態(tài)）；next_state：接收由倒計時控制電路提供的下一個狀態(tài)的觸發(fā)信號。系統(tǒng)輸出信號： recount：產(chǎn)生重新計數(shù)的輸出使能控制信號；sign_state：產(chǎn)生輸出狀態(tài)信號；red：負責紅色信號燈的顯示；green：負責綠色信號燈的顯示；發(fā)光二極管7組6組5組4組3組2組1組led(24 downto 0)000yxwvutsrqponmlkjihgfedcba yellow：負責黃色信號燈的顯示。經(jīng)仿真后得到的時序圖(見圖12)：圖12 紅綠燈信號控制電路時序圖圖12顯示的是第三種狀態(tài)時東西方向紅燈亮、南北方向綠燈亮。紅綠燈信號控制電路的作用就是產(chǎn)生的一系列的控制信號去完成之前幾個模塊設定好的功能。 建立程序包在程序設計語言中，程序的開始總會調用庫(library)來提供設計程序時所需要的基本命令。但是，如果要進一步設計較為復雜的程序時，庫中的命令可能就無法支持了。因此，可以設計一個子程序來滿足程序設計的需求。上述問題在硬件描述語言的設計中也存在，在VHDL程序中的第一行(library ieee。)就是要使用IEEE設計好的庫文件，但如果需要使用的元器件并不在庫中時，就只能自己定義了。一個程序包中至少應該包含以下結構中的一種：u 常數(shù)說明：如定義系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線通道的寬度。u VHDL數(shù)據(jù)類型說明：主要用于在整個設計中通用的數(shù)據(jù)類型。u 元件定義：元件定義主要規(guī)定在VHDL設計中參與文件例化的文件接 口界面。u 子程序：并入程序包的子程序有利于在設計中任一處進行方便地調 用。 連接各個模塊light電路的工作就是將所有的子電路全部連接起來，進行時序分析，當程序完成后，再下載到FPGA，以便硬件電路的驗證工作。經(jīng)仿真后得到的時序圖(見圖13)：圖13 連接各個模塊后的時序圖 連接各個模塊后的時序圖(見圖13)是綜合了上述4個模塊后仿真出來的波形。圖13顯示的也是狀態(tài)三時東西方向紅燈亮、南北方向綠燈亮，這與之前紅綠燈信號控制電路仿真出來的波形結果是相同的。管腳分配圖(見圖14)： 圖14 連接各個模塊后的管腳分配圖本系統(tǒng)結構簡單，操作方便；可現(xiàn)自動控制，具有一定的智能性；對優(yōu)化城市交通具有一定的意義。本設計將各任務進行細分包裝，使各任務保持相對獨立；能有效改善程序結構，便于模塊化處理，使程序的可讀性、可維護性和可移植性都得到進一步的提高。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(xiàn)功能的前提下，分層次進行設計。實現(xiàn)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(shù)據(jù)均可以根據(jù)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(jīng)驗上的不足，有些地方還需要做進一步地改善。參考文獻[1] 陳寬民等，道路通行能力分析，北京:人民交通出版社，2003[2] 李勝多,[M].青島農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版)，2009（12）157. [3] [M].武漢船舶職業(yè)技術學院學報， 2011（02）48. [4] [M].工業(yè)控制計算機， 2009（03） 247. [5] [M].清華大學出版社，2010.[6] 林濤：《基于VHDL語言的交通信號控制器的設計與實現(xiàn)》，《交通與計算機》，2006年第四期，第7275頁。[7] 陶濤：《基于VHDL語言實現(xiàn)十字路口交通燈設計》，《青海交通科技》，2006年第六期，第1315頁。[8] 邱磊、肖兵：《基于VHDL語言的交通燈控制器設計》，《福建電腦》，2004年第十二期，第7677頁。致謝附件附錄一 信號燈程序指令表1. 南北方向2. 東西方向附錄二 數(shù)碼管顯示程序指令表1. 南北方向附錄三：紅綠燈交通信號系統(tǒng)的VHDL程序代碼定義使用到的包/庫LIBRARY IEEE。USE 。下面定義實體ENTITY JTDKZ ISPORT(CLK,SM,SB:IN BIT。定義輸入（位），也可以使用STD_LOGICMR,MY,MG,BR,BY,BG:OUT BIT)。定義輸出（位）（假設為M表示東西方向，B表示南北方向）END JTDKZ。下面定義結構體ARCHITECTURE ART OF JTDKZ ISTYPE STATE_TYPE IS(A,B,C,D)。自定義數(shù)據(jù)類型STATE_TYPE取值A，B，C，D,多用于狀態(tài)機SIGNAL STATE:STATE_TYPE。定義信號STATE_TYPE，類型是上面定義的BEGINCNT:PROCESS(CLK) 塊CNT為進程（CLK敏感信號）VARIABLE S:INTEGER RANGE 0 TO 29。定義變量S取值0~29VARIABLE CLR,EN:BIT。BEGINIF(CLK39。EVENT AND CLK=39。139。)THEN CLK上升沿到IF CLR=39。039。THEN S:=0。 CLR=39。039。時S清零ELSIF EN=39。039。THEN S:=S。 EN=39。039。CLR=39。139。時S保持不變ELSE S:=S+1。 EN=39。139。CLR=39。139。時S持續(xù)加1END IF。CASE STATE ISWHEN A=MR=39。039。MY=39。039。MG=39。139。在狀態(tài)A時，東西方向（綠燈亮，紅/黃燈滅），南北方向（紅燈亮，黃/綠燈滅）BR=39。139。BY=39。039。BG=39。039。IF(SB AND SM)=39。139。THEN 當無人工控制時IF S=29 THEN 計時到30秒后，轉到狀態(tài)B，CLR=39。039。為下次S清零作準備，STATE=B。CLR:=39。039。EN:=39。039。ELSESTATE=A。CLR:=39。139。EN:=39。139。計時不到30秒時，繼續(xù)執(zhí)行A狀態(tài)，END IF。ELSIF(SB AND(NOT SM))=39。139。 THEN 人工智能控制,當輸入SM=39。039。時直接跳到BSTATE=B。CLR:=39。039。EN:=39。039。ELSESTATE=A。CLR:=39。139。EN:=39。139。END IF。WHEN B=MR=39。039。MY=39。139。MG=39。039。在狀態(tài)B時，東西方向（黃燈亮，綠/紅燈滅），南北方向（紅燈亮，黃/綠燈滅）BR=39。139。BY=39。039。BG=39。039。IF S=3 THEN 計時3秒后，轉到狀態(tài)C.........STATE=C。CLR:=39。039。EN:=39。039。ELSESTATE=B。CLR:=39。139。EN:=39。139。否則繼續(xù)執(zhí)行狀態(tài)BEND IF。WHEN C=MR=39。139。MY=39。039。MG=39。039。在狀態(tài)C時，東西方向（紅燈亮，黃/綠燈滅），南北方向（綠燈亮，紅/黃燈滅）BR=39。039。BY=39。039。BG=39。139。IF(SM AND SB)=39。139。 THEN 當無人工控制時IF S=29 THEN 計時到30秒后，轉到狀態(tài)D.........STATE=D。CLR:=39。039。EN:=39。039。ELSESTATE=C。CLR:=39。139。EN:=39。139。否則繼續(xù)執(zhí)行狀態(tài)C........END IF。ELSIF SB=39。039。 THEN 人工智能控制,當輸入SB=39。039。時直接跳到DSTATE=D。CLR:=39。039。EN:=39。039。ELSESTATE=C。CLR:=39。139。EN:=39。139。END IF。WHEN D=MR=39。139。MY=39。039。MG=39。039。在狀態(tài)D時，東西方向（紅燈亮，黃/綠燈滅，南北方向（黃燈亮，綠/紅燈滅））BR=39。039。BY=39。139。BG=39。039。IF S=3 THEN 計時3秒后，轉到狀態(tài)A.........STATE=A。CLR:=39。039。EN:=39。039。ELSESTATE=D。CLR:=39。139。EN:=39。139。否則繼續(xù)執(zhí)行狀態(tài)BEND IF。END CASE。END IF。END PROCESS CNT。