（交通运输）杜林林交通灯
电路设计
（交通运输）杜林林交通灯
电路设计
电子技术课程设计
——交通灯控制器的设计
学院:华科学院
专业:通信工程
班级:通信 052201H
姓名:杜林林
学号：200522080102
指导教师: 柴婷婷
2007年 12月
交通灯控制器的设计
壹设计任务和要求
设计壹个由壹条主干道和壹条支干道的汇合点形成的十字交叉路口的交通灯控
制器，要求如下：
1．主干道和支干道各设壹个绿.黄.红指示灯，俩个显示数码管。
2．主干道处和常允许通行状态，而支干道有车来才允许通行。当主干道允
许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。而支干道允许通行亮绿灯时，主干道
亮红灯
3．当主支干道均有车时，俩者交替允许通行，主干道有每次放行 45S，支干道每次放
行 25S，在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中，要亮 5S的黄灯作为过渡，且
进行减计时显示。
二总体框原理计数模块、置数模块、主控制器模块和译码器模块。置数模块
将交通灯的点亮时间预置到置数电路中，计数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，电路进入下壹个状态的倒计时。其中，核心
部分是主控
图壹.交通灯控制系统的原理框图
图二.交通灯控制器的流程图
1．设计思路：
在某壹十字路口交叉地带，可设计东西走向的道路为甲车道，南北走向的道路为
乙车道。甲乙车道的交通灯需按交通法则来依次交替运行。则可设计壹个状态循
环的逻辑电路。
2．分析系统的逻辑功能：
交通灯控制系统的原理框图如图壹所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒
脉冲信号发生器等部分组成。
秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出俩
组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，
由它控制定时器和译码器的工作。图中：
TL:表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为 45秒，即车辆正常通行的时间
间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。
TY：表示黄灯亮的时间间隔为 5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。
ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制
定时器开始下个工作状态的定时。
（1）图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车
道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔 TL时，控制器发出状态信号 ST，转到下壹
工作状态。
（2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通
行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔 TY
时，控制器发出状态转换信号 ST，转到下壹工作状态。
（3）甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆
允许通行绿灯亮足规定的时间间隔 TL时，控制器发出状态转换信号 ST，转到下
壹工作状态。
（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上未过停
车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔 TY
时，控制器发出状态转换信号 ST，系统又转换到第（1）种工作状态。
交通灯之上 4种工作状态的转换是由控制器进行控制的。设控制器的四种状
态编码为 00、01、11、10，且分别用 S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状
态及功能如图二所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简
便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为壹，且作如下规定：
图二的控制器工作状态及功能
控制状态信号灯状态车道运行状态
S0（00）甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行
S1（01）甲黄，乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行
S3（11）甲红，乙绿甲车道禁止通行，乙车道通行
S2（10）甲红，乙黄甲车道禁止通行，乙车道缓行
符号含义：
AG=1：甲车道绿灯亮；
BG=1：乙车道绿灯亮；
AY=1：甲车道黄灯亮；
BY=1：乙车道黄灯亮；
AR=1：甲车道红灯亮；
BY=1：乙车道红灯亮；
由此得到交通灯控制器的流程图，如图二所示。设控制器的初始状态为 S0（用
状态框表示 S0），当 S0的持续时间小于 45秒时，TL=0（用判断框表示 TL），
控制器保持 S0不变。只有当 S0的持续时间等于 45秒时，TL=1，控制器发出状
态转换信号 ST（用条件输出框表示 ST），且转换到下壹个工作状态。依此类推
能够弄懂流程图所表达的含义。
三选择器件
1.定时器
定时器由和系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数
器在状态信号 ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从
零开始进行增 1计数，向控制器提供模 5的定时信号 TY和模 45的定时信号 TL。
交通灯控制器图元符号
Traffic1控制器设计较简便。控制器的外引线排列图和时序波形图如图三所示。
图中，Sensor1和 Sensor2是高低电平的输入端，CLK为时钟信号的输入端，RESET
为置零端，为信号输出端。
图三 traffic1控制器图
3.存入 Traffic1交通灯控制器的程序
libraryieee;
;
entitytraffic1is
port(clk,sensor1,sensor2,reset:instd_logic;
red1,yellow1,green1,red2,yellow2,green2:outstd_logic);
endtraffic1;
architectureaoftraffic1is
typestate_tis(st0,st1,st2,st3,st4,st5,st6,st7);
signalstate,nextstate:state_t;
begin
update_stae:
process(reset,clk)
begin
if(reset='1')then
state<=st0;
elsifclk'eventandclk='1'then
state<=nextstate;
endif;
endprocess;
transitions:
process(state,sensor1,sensor2)
variablecnt1,cnt2,cnt3,cnt4,cnt5,cnt6,cnt7,cnt8:integerrange0to255;
begin
red1<='0';yellow1<='0';green1<='0';
red2<='0';yellow2<='0';green2<='0';
casestateis
whenst0=>
green1<='1';
red2<='1';
ifsensor2=sensor1then
nextstate<=st1;
elsif(sensor1='0'andsensor2='1')then
nextstate<=st2;
else
nextstate<=st0;
endif;
whenst1=>
green1<='1';
red2<='1';
nextstate<=st2;
whenst2=>
green1<='1';
red2<='1';
nextstate<=st3;
whenst3=>
yellow1<='1';
red2<='1';
nextstate<=st4;
whenst4=>
red1<='1';
green2<='1';
ifsensor2=sensor1then
nextstate<=st5;
elsif(sensor1='1'andsensor2='0')then
nextstate<=st6;
else
nextstate<=st4;
endif;
whenst5=>
red1<='1';
green2<='1';
nextstate<=st6;
whenst6=>
red1<='1';
green2<='1';
nextstate<=st7;
whenst7=>
red1<='1';
yellow2<='1';
nextstate<=st0;
endcase;
endprocess;
enda;
仿真图：
四.总体设计电路图
1．电路图
2．时序仿真结果：
3．管脚分配图
五．心得体会
做了三周的课程设计，使我感慨颇多，有关于 VHDL方面的，更多的收获是多方
面的。
我们做实验分组每人壹个题目，因为我们班人少，正好题目多，最后只能每人壹
个题目，使以前壹向懒散的我们最后弄的手忙脚乱，不过付出总会有回报的，虽
然最后实验结果有些缺点，可是我们大家壹致认为收获仍是大的。
所幸的是，我得到了很多同学的帮助。我想没有他们我可能都要放弃了，因为我
本人对计算机的应用不是很熟悉，VHDL程序设计也不熟炼，学的东西好像它是它，
我是我似的，理论联系不了实际。以前的汇编语言没学好，壹开始的程序这块儿
就要令我抓狂了。后来请教我们班的同学，每次跟他壹起到试验室调试程序，见
他边做边给我讲解。使我获益非浅。
接下来就是做硬件方面的连接方面了，虽然简单但也是非常重要的壹个步骤，只
有通过才能任可实验的正确性。
仍好，验收仍算成功，得了 25分，不是很高，可是我觉得对我来说已经很好，
代表了我真实的水平，我觉得我对 VHDL的壹些知识在这个动手的过程中真的是
从无到有增长的。同时我也尽量不去想别人得了多少分，没有什么不平衡的，有
些人付出的是努力，有些人付出的是风险代价，其实这也没有什么不壹样，这壹
点我早就了解。
不过我的心是充实的，虽然这几天有时常常为了 1个小问题想几个小时也不知所
以，又常常抱着参考书有壹种相见恨晚的感觉，恨不得壹下全部消化了它，虽然
这几天常常躺在床上，却突然领悟到白天苦思的问题，又常常辗转反侧，见到自
己那么大的差距，想到高考落榜这俩年却像虚度般的过来了…………
久违了，这种匆忙的感觉，久违了，这种充实的感觉，凭借着自己的力量在努力，
努力过才会留下无悔的青春，无怨的青春。
我似乎又找到正确的前进的方向，过去我仍常常迷惘我为什么会坐在北工大计算
机系的教室里，我感到从不曾有过的空虚，空虚到似乎整个天空将要塌下来。
或许今天的忙碌使我有了壹丝的答案，壹丝前进路上的答案。这个答案是我的，
也是大家的。我明白在这条路上只有向前走才是出路，任何观望和倒退将使自己
处于危险的境地。
这次课设无论结果如何，我都会欣然接受，因为我努力过，我得到的将是我应该
得到的，不会多也不会少。可是这仅仅是壹个开始，我想在以后很长壹段时间里，
我应该不会再如此迷惘。
目录
壹 .设 计 任 务 和 要 求
-----------------------（1）
二.总体框原理-------------------------
-（1）
三 .选 择 器 件
--------------------------------（4）
1.定时器
交通灯控制器图元符号
3.存入 Traffic1交通灯控制器的程序
四.总体设计电路图
----------------------（7）
五 .心 得 体 会
-------------------------------（9）
