目录。1.设计要求 1
2.方案论证与对比 1
3.设计过程 1
4.** 4
5.总结 5
参考文献 6
1.设计要求。
在十字路口，每条道路各有一组红、黄、绿灯和倒计时显示器，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中，红灯亮表示该道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示可以通行；倒计时显示器用来显示允许通行或禁止通行的时间。交通灯控制器就是用于自动控制十字路口的交通灯和计时器，指挥各种车辆和行人安全通过。
假设东西和南北方向的车流量大致相同，因此红、黄、绿灯亮的时间也相同，定。
为红灯45s，黄灯5s，绿灯40s，同时用数码管指示当前状态（红、黄、绿灯）剩余时间。另外，设计一个特殊状态，当特殊状态出现时，两个方向都禁止通行，指示红灯，计时器不显示时间。特殊状态解除后，重新计数并指示时间。
2.方案论证与对比。
2.1方案一。
采用vhdl语言直接编写，实现交通灯指挥功能。但此方案编写复杂且困难，开发时间较长。编译后，不便读懂，找出错误很困难。
2.2方案二。
采用模块层次化设计，将此设计分为四个模块：计时模块，状态控制模块，信号灯显示模块，数码扫描显示模块。将四个模块再分别用vhdl语言编写成，做成原理图模块，用原理图输入法做整个设计的顶层文件。
此方案设计方便、简单，方法易懂、易操作，也易于寻找程序中的错误，故我们采用此方案。
3.设计过程。
交通灯控制器是状态机的一个典型应用，除了计数器是状态机外，还有东西、南北。
方向的不同状态组合（红绿、红黄、绿红、黄红4个状态），如表3-1所示。可以简单地将其看成两个（东西、南北）减1计数的计数器，通过检测两个方向的计数值，可以检测红、黄、绿灯组合的跳变。这样一个较复杂的状态机设计就变成了一个较简单的计数器设计。
如表3-1交通灯的四种可能亮灯状态。
假设东西方向和南北方向的黄灯时间均为5s，在设计交通灯控制器时，可在简单计数器的基础上增加一些状态检测，即通过检测两个方向的计数值判断交通灯应处于 4种状态中的哪个状态。
表3-2列出了需检测的状态跳变点。从表中可以看出，有两种情况出现了东西方向和南北方向计数值均为1，因此在检测跳变点时还应同时判断当前是处于状态2还是状态4，这样可以决定次状态是状态3还是状态1。
表3-2交通灯设计中的状态跳变点。
对于特殊情况，只需要设计一个异步时序电路即可解决。程序中还应防止出现非法状态，即程序运行后应判断东西方向和南北方向的计数值是否超出范围。此电路仅在电路启动运行时有效，因为一旦两个方向的计数值正确后，就不可能再计数到非法状态。
本交通灯控制器外部接口如图3-1所示：
图3-1 交通灯控制器外部接口。
交通灯控制器的vhdl程序如下：
library ieee;
use ieee .std logic 1164 .all;
use ieee. std logic unsigned .ail;
entity jtd is
port(clk,forbid：in std_logic;
led: buffer std_logic vector(5 downt 0)；
e_w,s_n: buffer std logic vector(7 downt 0));
end jtd;
architecture beh** of jtd is
beginprocess (clk)
beginif forbid='0'then
led<= 1oooo1"；
e_w<= 00000000";
s_n<= 00000000";
elsif clk' event and eylk='1'then
if e_w> "01000110" or s_n> "01000110" then
e_w<=”o10oolol若是非法状态，则进入状态1
s_n<= 01000000";
leck= "100100";
elsif e_w="00000110" and s_n= "00000001" then
e_w<= 00000101"; 若是状态l的跳变点，则转入状态2
s_n<= 00000101".
led= "100010";
elsif e_w= "00000001" and s_n= "00000001" and led= "ioooio" then
e_w<= 01000000若是状态2的跳变点，则转入状态3
s_n<= 01000101";
leck= "001001";
elsif e_w='00000001" and s_n="00000110" then
e_w<= 000000101若是状态3的跳变点，则转入状态4
s_n<= 0000010l";
led<=”010001"；
elsif e_w= "00000001" and s_n= "oooooo010 and led= "010001" then
e_w<= 01000101"; 若是状态4的跳变点，则转入状态1
s_n<="01000000";
led= "100100“；
elsif e_w(3 downto o)='00000:' then
e_w<=e_w-7； -作bcd码调整。
s_n<=s_n-1；
elsif s_n(3 downt0 0)="0000" then
e_w<-e_w-l；
s_n<=s_n-7；
eisee_w<=e_w-1；
s_n<=s_n-l；
end if;
end if;
end process;
end beh**;
4.**。交通灯控制器的**波形如图4-1所示，图4-2是它的局部放大图。
在图4-1中可以看出，禁止通行时，led5和ledo均为高电平，即东西和南北两个方向均是红灯亮；禁行结束后，依次进入红绿、红黄、绿红、黄红4种状态，并依次循环。从图4-2可见计时显示器工作的正确性。
图4-1 交通灯控制器的**波形。
图4-2 交通灯控制器的局部放大**波形。
5.总结。通过的紧张工作，完成了我们的设计任务——用vhdl设计交通灯控制器。
通过本次课程设计的学习，我们深深的体会到设计课的重要性和目的性所在。为了完成项目，在网络上找到了许多相关资料，大大扩充自己的知识面，使许多以前想解决却无法解决的困难迎刃而解。对软件设计流程有了更深刻的理解，掌握了eda软件的使用。
将书本上的理论知识和实际有机地结合起来，锻炼了实际分析问题和解决问题的能力，提高了适应实际的能力，为今后的学习和实践打下了良好的基础。本次eda课程设计的目的和意义：通过设计交通灯控制器，了解eda技术，了解并掌握vhdl硬件描述语言的设计方法和思想，巩固和综合运用所学过的原理知识，提高分析、解决实际问题的独立工作能力。
2］邹彦编著。eda技术与数字系统设计。 2023年。 北京：电子工业出版社。
2］潘松，黄继业编著。eda技术与vhdl（第二版）.2023年。 北京：清华大学出版社。
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