VHDL设计:十字路口交通信号灯控制器

需积分: 15 15 下载量 92 浏览量 更新于2024-12-01 2 收藏 237KB DOC 举报
"交通灯信号控制器设计,使用VHDL语言编写,并在QuartusII6.0上进行仿真和分析。目标是设计一个优先保证主干道通行的十字路口控制器,具有特定的信号切换规则和时间限制。设计任务包括控制器的VHDL实现、软件仿真和工作原理阐述。" 在交通工程中,交通灯信号控制器是确保道路交通安全和流畅的关键设备。在这个设计项目中,主要目标是构建一个针对主干道A和支干道B交叉口的信号控制器。设计中,每个路口入口都有红、绿、黄三色信号灯,用于指示车辆是否可以通行。红灯表示禁止通行,绿灯允许通行,而黄灯则作为过渡信号,让接近路口的车辆减速停车。 设计采用VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)编程,这是一种用于描述数字系统的硬件描述语言,广泛应用于FPGA(Field-Programmable Gate Array)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)等可编程逻辑器件的设计。使用VHDL,可以精确地定义交通信号灯控制器的逻辑行为。 在QuartusII6.0这个EDA(Electronic Design Automation)软件中,可以进行设计输入、逻辑综合、仿真以及硬件下载。通过软件仿真,可以验证设计的功能正确性和时序性能,确保在实际环境中能按照预期工作。 设计的具体要求如下: 1. 平时保持“主干道绿灯,支道红灯”的状态,以保证主干道的畅通。 2. 当支干道有车辆需要穿过主干道时,信号会切换至“主干道红灯,支道绿灯”。 3. 在没有车辆通行时,交通灯应恢复到“主干道绿灯,支道红灯”的状态。 4. 主干道和支干道每次通行的时间不少于30秒,信号灯在切换过程中会有4秒的“主黄,支红”和“主红,支黄”过渡阶段。 交通灯控制器可以分为定时器和控制器两部分。定时器负责控制各灯亮灭的时间,而控制器则根据输入的主干道(SM)和支干道(SB)来车信号,决定信号灯的状态。设计中涉及的信号包括主干道的红灯(MR)、黄灯(MY)和绿灯(MG),以及支干道的红灯(BR)、黄灯(BY)和绿灯(BG)。通过这些信号的逻辑组合,可以实现上述的四种工作状态。 VHDL代码示例中的`ENTITY JTDIS`声明了一个实体,它接收时钟脉冲(CLK)、主干道来车信号(SM)和支干道来车信号(SB)作为输入,然后生成相应的信号输出。完整的程序会包含状态机逻辑,以实现上述的交通灯控制逻辑。 完成设计后,需要画出完整的电路图,展示各个逻辑门和信号路径,同时还需要绘制必要的波形图,以便于理解和解释交通灯控制器的工作原理。指导教师和教研室主任的签名表明了这个设计任务的学术性和实践性,是计算机专业学生学习VHDL程序设计语言和FPGA设计的重要实践环节。