【正文】 收由時(shí)鐘發(fā)生電路提供的 1Hz 的脈沖信號(hào)； recount：重新計(jì)數(shù)的使能控制信號(hào)； load：負(fù)責(zé)接收計(jì)數(shù)器所需要的計(jì)數(shù)數(shù)值。 系統(tǒng)輸出信號(hào)： led：負(fù)責(zé)將計(jì)數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)換成 BCD 碼，并利用發(fā)光二極管顯示倒計(jì)時(shí)狀態(tài)； next_state：當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)完畢后，負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，作為下一個(gè)狀態(tài)的觸發(fā)信號(hào)。 經(jīng)仿真后得到的時(shí)序圖 (見(jiàn)圖 10)： 圖 10 倒計(jì)時(shí)控制電路時(shí)序圖 由倒計(jì)時(shí)控制電路的時(shí)序圖 (見(jiàn)圖 10)可以看出，當(dāng) clk 時(shí)鐘信號(hào)來(lái)臨后，在ena_1hz 脈沖信號(hào)的同時(shí)激勵(lì)下， led 會(huì)按照預(yù)先設(shè)置好的時(shí)間開(kāi)始逐 1遞減，進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示。 process(clk,reset) begin if (reset=39。139。) then t_ff=00000000。 led=0000000000000000000000000。當(dāng) reset=1，則將 t_ff 與 led 清零。 elsif (clk39。event and clk=39。139。) then if ena_1hz=39。139。 then if (recount=39。139。) then t_ff=load1。當(dāng) reset=0,clk 為上升沿觸發(fā)，且 ena_1hz 與 recount 為 1 時(shí)， load 將減1 的數(shù)值賦給 t_ff。 else t_ff=t_ff1。 當(dāng) reset=0,clk 為上升沿觸發(fā)，且 ena_1hz 為 1 時(shí)， recount 為 0 時(shí)，t_ff 減 1。 end if。 end if。 case conv_integer(t_ff) is when 0=led(24 downto 0)=1000000000000000000000000。 when 1=led(24 downto 0)=1100000000000000000000000。 when 2=led(24 downto 0)=1110000000000000000000000。 when 3=led(24 downto 0)=1111000000000000000000000。 ?? when 23=led(24 downto 0)=1111111111111111111111110。 when 24=led(24 downto 0)=1111111111111111111111111。 when others=led(24 downto 0)=0000000000000000000000000。 end case。 這段程序是采用的就是查 表的方法并且利用發(fā)光二極管進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示 ,如圖10 所示 :當(dāng)綠燈點(diǎn)亮開(kāi)始計(jì)數(shù)后， load 就會(huì)將減 1 后的值賦給 t_ff，之后 t_ff又會(huì)從 case 語(yǔ)句中查找到相對(duì)應(yīng)的值再賦給 led 顯示所剩余的時(shí)間。在程序編寫過(guò)程中運(yùn)用到了 conv_integer()語(yǔ)句，它可以將 t_ff 所賦的值轉(zhuǎn)換成整數(shù)。由圖可知 led 是 25 位的系統(tǒng)輸出信號(hào)，負(fù)責(zé)控制發(fā)光二極管的輸出，所以 25 位的輸出信號(hào)可以分成七組控制發(fā)光二極管的顯示，其中“ 1”為點(diǎn)亮，“ 0”為熄滅。其對(duì)應(yīng)方式如下表所示： 紅綠燈信號(hào)控制電路 在紅綠 燈交通信號(hào)系統(tǒng)中，大多數(shù)的情況是通過(guò)自動(dòng)控制的方式指揮交通。但為了配合高峰時(shí)段，防止交通擁擠，有時(shí)還必須使用手動(dòng)控制，即讓交通警察自行指揮交通。因此， hld4 紅綠燈信號(hào)控制電路 (見(jiàn)圖 11)除了負(fù)責(zé)監(jiān)控路口紅綠燈之外，最主要的功能就是能夠利用開(kāi)關(guān)來(lái)切換手動(dòng)與自動(dòng)的模式，讓交通警察能夠通過(guò)外部輸入的方式來(lái)控制紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)做。 圖 11 紅綠燈信號(hào)控制電路 系統(tǒng)輸入信號(hào)： clk：由外部信號(hào)發(fā)生器提供 1kHZ 的時(shí)鐘信號(hào)； reset：系統(tǒng)內(nèi)部自復(fù)位信號(hào)； ena_scan：接收由時(shí)鐘發(fā)生電路提供的 250Hz 的時(shí)鐘脈沖信號(hào)； ena_1hz：接收由時(shí)鐘發(fā)生電路提供的 1Hz 的脈沖信號(hào)； flash_1hz：接收由時(shí)鐘發(fā)生電路提供的 1Hz 的脈沖時(shí)鐘信號(hào)； a_m：手動(dòng)、自動(dòng)切換按鈕（ 1：自動(dòng)、 0：手動(dòng)）； st_butt： 紅綠燈狀態(tài)切換按鈕（在手動(dòng)操作下，每按一次按鈕就變換一個(gè)狀態(tài)）； next_state：接收 由倒計(jì)時(shí)控制電路提供的下一個(gè)狀態(tài)的觸發(fā)信號(hào)。 系統(tǒng)輸出信號(hào)： recount：產(chǎn)生重新計(jì)數(shù)的輸出使能控制信號(hào)； sign_state：產(chǎn)生輸出狀態(tài)信號(hào)； red：負(fù)責(zé)紅色信號(hào)燈的顯示； green：負(fù)責(zé)綠色信號(hào)燈的顯示； yellow：負(fù)責(zé)黃色信號(hào)燈的顯示。 經(jīng)仿真后得到的時(shí)序圖 (見(jiàn)圖 12)： 發(fā)光二極管 7組 6組 5組 4組 3組 2組 1組 led(24 downto 0) 000y xwvu tsrq ponm lkji hgfe dcba 圖 12 紅綠燈 信號(hào)控制電路時(shí)序圖 圖 12 顯示的是第三種狀態(tài)時(shí)東西方向紅燈亮、南北方向綠燈亮。紅綠燈信號(hào)控制電路的作用就是產(chǎn)生的一系列的控制信號(hào)去完成之前幾個(gè)模塊設(shè)定好的功能。 建立程序包 在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中，程序的開(kāi)始總會(huì)調(diào)用庫(kù) (library)來(lái)提供設(shè)計(jì)程序時(shí)所需要的基本命令。但是，如果要進(jìn)一步設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的程序時(shí)，庫(kù)中的命令可能就無(wú)法支持了。因此，可以設(shè)計(jì)一個(gè)子程序來(lái)滿足程序設(shè)計(jì)的需求。 上述問(wèn)題在硬件描述語(yǔ)言的設(shè)計(jì)中也存在，在 VHDL 程序中的第一行 (library ieee。)就是要使用 IEEE 設(shè)計(jì)好的庫(kù) 文件，但如果需要使用的元器件并不在庫(kù)中時(shí)，就只能自己定義了。 一個(gè)程序包中至少應(yīng)該包含以下結(jié)構(gòu)中的一種： ? 常數(shù)說(shuō)明：如定義系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線通道的寬度。 ? VHDL 數(shù)據(jù)類型說(shuō)明：主要用于在整個(gè)設(shè)計(jì)中通用的數(shù)據(jù)類型。 ? 元件定義：元件定義主要規(guī)定在 VHDL 設(shè)計(jì)中參與文件例化的文件接 口界面。 ? 子程序：并入程序包的子程序有利于在設(shè)計(jì)中任一處進(jìn)行方便地調(diào) 用。 連接各個(gè)模塊 light 電路的工作就是將所有的子電路全部連接起來(lái)，進(jìn)行時(shí)序分析，當(dāng)程序完成后，再下載 到 FPGA，以便硬件電路的驗(yàn)證工作。 經(jīng)仿真后得到的時(shí)序圖 (見(jiàn)圖 13)： 圖 13 連接各個(gè)模塊后的時(shí)序圖 連接各個(gè)模塊后的時(shí)序圖 (見(jiàn)圖 13)是綜合了上述 4 個(gè)模塊后仿真出來(lái)的波形。圖 13 顯示的也是狀態(tài)三時(shí)東西方向紅燈亮、南北方向綠燈亮，這與之前紅綠燈信號(hào)控制電路仿真出來(lái)的波形結(jié)果是相同的。 管腳分配圖 (見(jiàn)圖 14)： 圖 14 連接各個(gè)模塊后的管腳分配圖 本章小結(jié) 本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便；可現(xiàn)自動(dòng)控制，具有一定的 智能性；對(duì)優(yōu)化城市交通具有一定的意義。本設(shè)計(jì)將各任務(wù)進(jìn)行細(xì)分包裝，使各任務(wù)保持相對(duì)獨(dú)立；能有效改善程序結(jié)構(gòu)，便于模塊化處理，使程序的可讀性、可維護(hù)性和可移植性都得到進(jìn)一步的提高。 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。 參考文獻(xiàn) [1] 陳寬民等，道路通行能力分析，北京 :人民交通出版社， 20xx [2] 李勝多 ,張惠莉 .基于三菱 PLC 和組態(tài)技術(shù)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 )， 20xx（ 12） 157. 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