苏州市职业大学。
课程设计说明书。
名称交通灯控制器的设计
2023年6月 4日至 2023年6月8日共1周。
院系电子信息工程系
班级。姓名。
学号。系主任张红兵
教研室主任陆春妹
指导教师王婷婷
目录。第一章绪论 3
1电子设计自动化简介 3
1.1概要 3
1.2 eda数字系统设计 4
1.2.1 分析方法 4
第二章设计要求 5
2 设计基本要求 5
2.1电路工作原理 5
第三章系统的设计 6
3 系统设计要求 6
3.1 设计思路 7
3.2 设计流程 7
3.3 系统结构图 8
3.4 系统程序 9
3.5 **与调试 14
第四章心得体会 15
参考文献 16
电子设计自动化（eda:electronic design automation）是将计算机技术应用于电子设计过程中而形成的一门新技术，它已经被广泛应用于电子电路的设计和**，集成电路的版图设计、印刷电路板（pcb）的设计和可编程器件的编程等各项工作中。
伴随着计算机技术和集成工艺制造技术的发展，电子系统由传统的设计方法发展成为eda技术，电子设计自动化主要包括两方面的内容，即电子系统**和电子系统设计，全过程均在计算机上完成。eda技术的发展大大提高了工程师的工作效率，更有利于复杂系统的开发和商品化。
根据采用计算机辅助技术的介入程度，可以分为三类：
第一类：人工设计方法，这是一种传统的设计方法，从方案的提出到验证和修改均采用人工手段完成，尤其是系统的验证需要经过实际搭试电路完成，花费大、效率低、制造周期长。
第二类：借助计算机来完成数据处理、模拟评价、设计验证等部分，由人和计算机共同完成，但由于软件匮乏，该阶段许多工作尚需人工完成。
第三类：该阶段的世纪方法称为电子设计自动化，这个阶段发展起来的eda工具，目的是在设计前期将设计工程师从事的许多高层次设计由工具完成。整个设计过程或大部分设计均有计算机完成。
1) cpld/fpga系统：使用eda技术开发cpld/fpga，使自行开发的cpld/fpga作为电子系统、控制系统、信息处理系统的主体。
2) “cpld/fpga+mcu”系统：综合应用eda技术与单片机技术，将自行开发的“cpld/fpga+mcu”作为电子系统、控制系统、信息处理系统的主体。
3) “cpld/fpga+专用dsp处理器”系统：将eda技术与dsp专用处理器配合使用，用“cpld/fpga+专用dsp处理器”构成一个数字信号处理系统的整体。
4) 基于fpga实现的现代dsp系统：基于sopc(a system on a programmable chip)技术、eda技术与fpga技术实现方式的现代dsp系统。
5) 基于fpga实现的soc片上系统：使用超大规模的fpga实现的，内含1个或数个嵌入式cpu或dsp，能够实现复杂系统功能的单一芯片系统。
6) 基于fpga实现的嵌入式系统：使用cpld/fpga实现的，内含嵌入式处理器，能满足对象系统要求的特定功能的，能够嵌入到宿主系统的专用计算机应用系统。
传统的电路设计方法都是自底向上进行设计的，也就是首先确定可用的元器件，然后根据这些器件进行逻辑设计，完成各模块后进行连接，最后形成系统。
在基于eda技术的系统设计的最重要环节——在系统的基本功能或行为级上对设计的产品进行描述和定义时，我们采用自顶向下分析，自底向上设计的方法。所谓“自顶向下分析”，就是指将数字系统的整体逐步分解为各个子系统和模块，若子系统规模较大，则还需将子系统进一步分解为更小的子系统和模块，层层分解，直至整个系统中各子系统关系合理，并便于逻辑电路级的设计和实现为止。
1．硬件描述语言编程实现法。
2．原理图设计实现法。
3．参数可设置兆功能块实现法。
4．软的或硬的ip核实现法。
1）设计一个十字路口的交通灯控制器，能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿灯的指示状态。用两组红、黄、绿三种颜色的灯分别作为东西、南北两个方向的红、黄、绿灯。变化规律为：
东西绿灯亮，南北红灯亮——东西黄灯亮，南北红灯亮——东西红灯亮，南北绿灯亮——东西红灯亮，南北黄灯亮东西绿灯亮，南北红灯亮 ……这样依次循环。
2）南北方向是主干车道，东西方向是支干车道，要求两条交叉道路上的车辆交替运行，主干车道每次通行时间为35秒，支干车道每次通行的时间为25秒，时间可设置修改。
3）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。
4）要求交通控制器有复位功能，在复位信号使能的情况下能够实现交通灯的自动复位，并且要求所有交通灯的状态变化，包括复位信号引起的均发生在时钟脉冲的上升沿。
根据交通灯系统设计要求，可以用一个有限的状态机来实现这个交通灯控制器。根据功能要求，明确两组交通灯的状态，这两组交通灯总共有四种状态，分别可用st0,st1,st2,st3不表示：
st0表示主干路绿灯亮，支干路红灯亮；
st1表示主干路黄灯亮，支干路红灯亮；
st2表示主干路红灯亮，支干路绿灯亮；
st3表示主干路红灯亮，支干路黄灯亮；
根据上述四种描述列出的状态转换表如下表1所示及交通灯控制器状态转换图如下图1所示：
表1 交通灯控制器状态转换表。
1）设计一个十字路口的交通灯控制器，能显示十字路口东西、南北、南北左转三个方向的红、黄、绿灯的指示状态。用三组红、黄、绿三种颜色的灯分别作为东西、南北、南北左转三个方向的红、黄、绿灯。变化规律为：
南北绿灯亮，南北左转红灯亮 ，东西红灯亮
南北黄灯亮，南北左转红灯亮 ，东西红灯亮
南北红灯亮，南北左转绿灯亮 ，东西红灯亮
南北红灯亮，南北左转黄灯亮 ，东西红灯亮
南北红灯亮，南北左转红灯亮 ，东西绿灯亮。
南北红灯亮，南北左转红灯亮 ，东西黄灯亮
南北绿灯亮，南北左转红灯亮 ，东西红灯亮这样依次循环。
2）南北方向是主干车道，东西方向是支干车道，要求两条交叉道路上的车辆交替运行，主干车道每次通行时间为35秒，主干转弯车道每次通行时间为20秒，支干车道每次通行的时间为25秒，时间可设置修改。
3）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。
4）要求交通控制器有复位功能，在复位信号使能的情况下能够实现交通灯的自动复位，并且要求所有交通灯的状态变化，包括复位信号引起的均发生在时钟脉冲的上升沿。
5)显示器倒计时显示时间。
1）本交通灯控制器是一个已知主、主左、支干道通行时间的系统，为了满足主、主左、支干道通行时间变化要求，我们可设计一个可预置主、主左、支干道通行时间的交通控制器。
2）交通灯控制器的电路控制主要包括置数器模块、定时计数器模块、主控制器模块和译码器模块。置数器模块将交通灯的点亮时间预置到置数电路中。计数器模块以秒为单位倒计时，当计数值减为零时，主控电路改变输出状态，电路进入下一个状态的倒计时。
核心部分是主控制模块。
根据设计要求和系统所具有功能，并参考相关的文献资料，经可行方案设计画出如下所示的十字路**通灯控制器系统框图，及为设计的总体方案，框图如下图（2）所示：
图（2）交通灯控制器系统框图。
控制器电路程序：
library ieee;
use use
entity ledcontrol is
port( reset,clk,urgenin std_logic;
stateout std_logic_vector(2 downto 0);
sub,set1,set2,set3: out std_logic);
end ledcontrol;
architecture a of ledcontrol is
signal count : std_logic_vector(6 downto 0);
signal subtemp: std_logic;
beginsub<=subtemp and (not clk) ;
statelabel
process (reset,clk)
beginif reset='1' then
count<="0000000";
state<="000";
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eda交通灯设计。学院 信息工程学院。班级 学号 姓名 目录。第一章设计原理 1 第二章设计流程 2 第三章程序设计说明 3 3.1 程序设计流程图 3 3.2 分频模块 3 3.3 特殊功能及清零模块 4 3.4 交通灯运行模块 4 3.5 扫描显示模块 6 第四章 及调试 8 4.1调试步骤 8...