【正文】 收由時鐘發(fā)生電路提供的 1Hz 的脈沖信號； recount：重新計數(shù)的使能控制信號； load：負責接收計數(shù)器所需要的計數(shù)數(shù)值。 系統(tǒng)輸出信號： led：負責將計數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)換成 BCD 碼，并利用發(fā)光二極管顯示倒計時狀態(tài)； next_state：當計數(shù)器計時完畢后，負責產(chǎn)生一個脈沖信號，作為下一個狀態(tài)的觸發(fā)信號。 經(jīng)仿真后得到的時序圖 (見圖 10)： 圖 10 倒計時控制電路時序圖 由倒計時控制電路的時序圖 (見圖 10)可以看出，當 clk 時鐘信號來臨后，在ena_1hz 脈沖信號的同時激勵下， led 會按照預先設置好的時間開始逐 1遞減，進行倒計時顯示。 process(clk,reset) begin if (reset=39。139。) then t_ff=00000000。 led=0000000000000000000000000。當 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 reset=0,clk 為上升沿觸發(fā)，且 ena_1hz 與 recount 為 1 時， load 將減1 的數(shù)值賦給 t_ff。 else t_ff=t_ff1。 當 reset=0,clk 為上升沿觸發(fā)，且 ena_1hz 為 1 時， recount 為 0 時，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)光二極管進行倒計時顯示 ,如圖10 所示 :當綠燈點亮開始計數(shù)后， load 就會將減 1 后的值賦給 t_ff，之后 t_ff又會從 case 語句中查找到相對應的值再賦給 led 顯示所剩余的時間。在程序編寫過程中運用到了 conv_integer()語句，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，負責控制發(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； 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)： 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(diào)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： ? 常數(shù)說明：如定義系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線通道的寬度。 ? VHDL 數(shù)據(jù)類型說明：主要用于在整個設計中通用的數(shù)據(jù)類型。 ? 元件定義：元件定義主要規(guī)定在 VHDL 設計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計中任一處進行方便地調(diào) 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 本章小結 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， 20xx [2] 李勝多 ,張惠莉 .基于三菱 PLC 和組態(tài)技術的交通信號燈控制系統(tǒng)設計 [M].青島農(nóng)業(yè)大學學報 (自然科學版 )， 20xx（ 12） 157. [3] 許衛(wèi)洪 .PLC 結合 MCGS 組態(tài)軟件在交通信號燈控制系統(tǒng)中的應用 [M].武漢船舶職業(yè)技術學院學報， 20xx（ 02） 48. 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