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1、电子技术课程设计十字交通灯一 课题要求1 南北方向绿灯 30s，东西方向 20s，黄灯间隔时间 5s，且可显示当前时间2 转向灯控制时间一律为 20s3 对 1 和 2 中时间均可程序外控制。二 课题分析南北方向为绿灯时，东西方向为红灯，当 30 秒后，南北方向变为黄灯，东西方向仍然为红灯；再过 5 秒，南北方向变为红灯，东西方向产生 20 秒的绿灯和 5 秒的黄灯。此过程共用去 30+5+20+5=60 秒。接着四个方向的转向灯斜对称，各产生 20 秒的转向绿灯，共用去 20*4=80 秒，故十字交通灯一个循环用费时 140 秒。这就是十字交通灯的工作过程。 （题中各时间可通过按键修改）三
2、设计思路共 12 个灯。每个方向的中间的灯作为直路交通灯，有红黄绿三种颜色，南北对称，东西对称。每个方向两边的灯为转向灯，有红绿两种颜色，南北斜对称，东西斜对阵，红灯不可转向，绿灯可转向。以此为依据，以时间的顺序完成十字交通灯的内容，具体程序可见各模块详解。四 系统流程图计数器计数从 0 到 TG1，东西方向中间绿灯，南北方向中间红灯从 TG1 到 TY1，东西方向中间黄灯，南北方向中间红灯从 T到，东西方向红灯，南北方向绿灯从到，东西方向红灯，南北方向黄灯从 TY到、T1 到 T2、T2到 T3、T3 到 140，转向灯从第一到第四依次变为绿灯，南北、东西方向中间均为红灯。计数器清零五 模块
3、分析1 计数模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY COUNTER ISPORT(CLOCK:IN STD_LOGIC;RESET:IN STD_LOGIC;COUNT:BUFFER INTEGER RANGE 0 TO 139); 以 140 为周期END; 的计数器ARCHITECTURE ONE OF COUNTER ISBEGINPROCESS(CLOCK) BEGINIF RESET=1THENCOUNT=30 THEN M1=20 THEN M1=10 THEN M1OUTPUTOUTPUTOUTPUTOUTPUTOUTP
4、UTOUTPUTOUTPUTOUTPUTOUTPUTOUTPUTOUTPUT=0000000;END CASE;END PROCESS;END;此部分主要完成将各灯剩余秒数在七段译码显示器上显示。以下为仿真波形：上图反映了输入为 0 到 9 时七段译码显示器的输出，由七段译码的原理可知输出显示正确。3 控制模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CONTROLLER ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;INPUT:IN INTEGER RANGE 0 TO 1
5、39;TG1: IN INTEGER RANGE 0 TO 139;TY1: IN INTEGER RANGE 0 TO 139;TG2: IN INTEGER RANGE 0 TO 139; 定义时间变量TY2: IN INTEGER RANGE 0 TO 139; （变量含义参照下项引脚说明）T1: IN INTEGER RANGE 0 TO 139;T2: IN INTEGER RANGE 0 TO 139;T3: IN INTEGER RANGE 0 TO 139;R1:OUT STD_LOGIC;R2:OUT STD_LOGIC;Y1:OUT STD_LOGIC;Y2:OUT STD
6、_LOGIC;G1:OUT STD_LOGIC; 定义各灯变量G2:OUT STD_LOGIC;TURN1:OUT STD_LOGIC;TURN2: OUT STD_LOGIC;TURN3: OUT STD_LOGIC;TURN4: OUT STD_LOGIC;REMAIN1:OUT INTEGER RANGE 0 TO 35;REMAIN2:OUT INTEGER RANGE 0 TO 35); 定义剩余时间变量END;ARCHITECTURE ONE OF CONTROLLER ISSIGNAL M1,M2:INTEGER RANGE 0 TO 35;BEGINPROCESS(CLK,IN
7、PUT)BEGINIF FALLING_EDGE(CLK) THEN 时钟下降沿触发IF INPUT=TG1 THEN TURN1=0; 时间为 0 到 TG1 时，转向灯TURN2=0; 为红灯，东西方向绿灯，南北方TURN3=0; 为红灯。TURN4=0;M1=TG1-INPUT;M2=TY1-INPUT;R1=0; Y1=0;G1=1;R2=1;Y2=0;G2=0;ELSIF INPUT=TY1 THENM1=TY1-INPUT;M2=TY1-INPUT; 时间为 TG1 到 TY1 时，东西方R1=0; 向为黄灯，南北方向为红灯。Y1=1;G1=0;R2=1;Y2=0;G2=0;ELS
8、IF INPUT =TG2 THENM1=TY2-INPUT; 时间为 TY1 到 TG2 时，东西方M2=TG2-INPUT; 向为红灯，南北方向为绿灯。R1=1;Y1=0;G1=0;R2=0;Y2=0;G2=1;ELSIF INPUT=TY2 THENM1=TY2-INPUT; 时间为 TG2 到 TY2 时，东西M2=TY2-INPUT; 方向为红灯，南北方向为绿灯R1=1;Y1=0;G1=0;R2=0;G2=0;Y2=1;ELSIF INPUT=T1 THENTURN1=1;TURN2=0; 时间为 TY2 到 T1 时，第一转TURN3=0; 向灯绿，其余转向灯为红灯， TURN4=
9、0; 四个方向中间灯为红灯。R1=1;R2=1;G1=0;G2=0;Y1=0;Y2=0;ELSIF INPUT=T2 THEN TURN1=0; 时间为 T1 到 T2 时，第二转向TURN2=1; 灯为绿灯。TURN3=0;TURN4=0;ELSIF INPUT=T3 THENTURN1=0; 时间为 T2 到 T3 时，第三转向TURN2=0; 灯为绿灯。TURN3=1;TURN4=0;ELSETURN1=0; 时间为 T3 到 139 时，第四转向TURN2=0; 灯为绿灯。TURN3=0;TURN4=1;END IF;END IF;END PROCESS;REMAIN1=M1;REMA
10、IN2=M2;END;以下为控制模块的原件图引脚说明： CLK：时钟信号INPUT：计数器输入秒数TG1：东西方向中间绿灯时间TY1：东西方向中间黄灯时间TG2：南北方向中间绿灯时间TY2：南北方向中间黄灯时间T1： 第一转向灯绿灯时间T2： 第二转向灯绿灯时间T3： 第三转向灯绿灯时间T4： 第四转向灯绿灯时间（以上时间都是顺序执行，以计数器为标准，如从 0 开始到 TG1 为东西方向中间绿灯时间，TG1 到 TY1 为东西方向中间黄灯时间，以此类推）R1、Y1、G1 分别为东西方向中间红灯、黄灯、绿灯，1 为亮，0 为灭R2、Y2、G2 分别为南北方向中间红灯、黄灯、绿灯，1 为亮，0 为
11、灭TURN1、TURN2、TURN3、TURN4 为四对两两斜对称的交通灯REMAIN1、REMAIN2 分别为东西方向、南北方向中间灯的剩余时间。控制模块仿真，加入计数器，原理图如下：仿真波形：此处仿真 CLK 时钟信号均用周期 200ns。1如图所示，从 100ns 开始，随着 CLK 脉冲的变化，从 200ns 到 4.2us，G1为 1，Y1、R1 为 0，说明东西方向中间绿灯亮，亮灯时间 20s,REMAIN1 从 19开始倒计时；R2 为 1，Y2、G2 为 0，说明南北方向中间红灯亮，亮灯时间 25秒，REMAIN2 开始从 24 倒计时。从 4.2us 到 5.2us，Y1 为
12、 1，R1、G1 为 0，说明东西方向黄灯亮，亮灯时间为 5s；R2 为 1，Y2、G2 为 0，南北方向继续红灯。2从 5.2us 开始到 11.2us,R1 为 1，G1、Y1 为 0，说明东西方向中间红灯亮，从 34 开始计时；G2 为 1，Y2、R2 为 0，说明南北方向绿灯亮，从 30 开始计时。从 11.2us 到 12.2us，R1 为 1，G1、Y1 为 0，说明东西方向中间红灯亮，Y2 为1，G2、R2 为 0，说明南北方向黄灯亮，持续时间为 5 秒。3 从 12.2us 到 16.2us，R1=1，G1、Y1 为 0，东西方向中间红灯亮，R2=1，G2、Y2 为 0，南北方
13、向中间红灯亮；TURN1 为1，TURN2、TURN3、TURN4 为 0，第一转向灯为绿灯，其余转向灯为红灯。从 16.2us 到 20.2us，R1=1，G1、Y1 为 0，东西方向中间红灯亮，R2=1，G2、Y2 为 0，南北方向中间红灯亮；TURN2 为1，TURN1、TURN3、TURN4 为 0，第二转向灯为绿灯，其余转向灯为红灯。从 20.2us 到 24.2us，R1=1，G1、Y1 为 0，东西方向中间红灯亮，R2=1，G2、Y2 为 0，南北方向中间红灯亮；TURN3 为1，TURN1、TURN2、TURN4 为 0，第三转向灯为绿灯，其余转向灯为红灯。从 24.2us 到
14、 28.2us，R1=1，G1、Y1 为 0，东西方向中间红灯亮，R2=1，G2、Y2 为 0，南北方向中间红灯亮；TURN4 为1，TURN1、TURN2、TURN3 为 0，第四转向灯为绿灯，其余转向灯为红灯。4 修改时间模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY TIMER ISPORT(CLOCK:IN STD_LOGIC;COUNT:BUFFER INTEGER RANGE 0 TO 130);END;ARCHITECTURE ONE OF TIMER ISBEGINPROCESS(CLOCK)BEGINIF RISING_EDGE(CLOCK) THENIF COUNT=130 THENCOUNT
