用VHDL语言实现交通灯控制: 主干道和次干道上等待通过的车辆轮流通过,主、次干道上车流的通过时间分别为45秒和25秒,绿灯到红灯的切换过渡时间均为5秒(亮黄灯)。只有当次干道有车等待通过时才作上述切换,否则保持主干道通过(即主干道绿灯亮次干道红灯亮)。实验板上一个按钮开关模拟次干道是否有车等待,例如,按钮按下表示次干道有车等待通过,松开则表示无车等待通过。使用实验板上的6个led灯分别模拟主干道和次干道的“红”、“绿”、“黄”灯;用两个数码管显示时间。
时间: 2024-02-27 22:56:45 浏览: 68
这是一个比较具体的问题,需要细致地考虑每个部分的实现。以下是一个简单的 VHDL 实现:
```vhdl
entity traffic_light is
Port ( main_road : out std_logic_vector(2 downto 0);
side_road : out std_logic_vector(2 downto 0);
button : in std_logic;
time : out std_logic_vector(7 downto 0));
end traffic_light;
architecture Behavioral of traffic_light is
signal main_time : integer range 0 to 45000000 := 0; -- 45 s
signal side_time : integer range 0 to 25000000 := 0; -- 25 s
signal yellow : std_logic := '0';
signal main_green : std_logic := '1';
signal side_green : std_logic := '0';
begin
-- Main road timing
main_road <= "001" when main_green = '1' else
"010" when yellow = '1' else
"100"; -- red
process
begin
while true loop
wait for 10 ns;
if main_time = 45000000 then -- main road time up
main_time <= 0;
yellow <= '1'; -- yellow light on
main_green <= '0';
wait for 5000000; -- 5 s transition
yellow <= '0'; -- yellow light off
side_green <= '1';
wait for 25000000; -- side road time
side_green <= '0'; -- side road time up
wait for 5000000; -- 5 s transition
main_green <= '1'; -- main road green again
else
main_time <= main_time + 10; -- increment time
end if;
end loop;
end process;
-- Side road timing
side_road <= "001" when side_green = '1' else
"010" when yellow = '1' else
"100"; -- red
process
begin
while true loop
wait for 10 ns;
if button = '1' then -- side road has car waiting
if side_time = 25000000 then -- side road time up
side_time <= 0;
else
side_time <= side_time + 10; -- increment time
end if;
else -- side road does not have car waiting
side_time <= 0;
end if;
end loop;
end process;
-- Time display
process
begin
while true loop
wait for 1000 ms; -- 1 s
if main_green = '1' then
time <= std_logic_vector(to_unsigned(main_time/1000000, 8));
else
time <= std_logic_vector(to_unsigned(side_time/1000000, 8));
end if;
end loop;
end process;
end Behavioral;
```
以上代码中,主要的部分是两个 `process`,分别控制主干道和次干道的交通灯。这两个 `process` 都有一个类似于计时器的变量 `main_time` 和 `side_time`,用来计算每个路口的通过时间。当主干道的时间到了,会切换至次干道;反之亦然。在切换时,会先亮黄灯,过渡时间为 5 秒。
次干道的情况稍微复杂一些。如果有车等待通过,那么时间会一直累加,直到通过时间结束;否则时间会清零。这个功能是通过检测一个输入信号 `button` 来实现的。如果 `button` 为 `1`,表示有车等待,那么 `side_time` 会累加;反之则清零。
最后,还有一个 `process` 用来显示时间。这个 `process` 每隔一秒钟会将当前的时间显示在两个数码管上。由于我们的时间是以纳秒为单位计算的,因此需要将它转换为秒再显示。
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