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交通灯的模拟

交通控制灯的设计
一、任务与要求
    设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路，具体要求如下：
    1）用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向，也有红、绿、黄三个灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外；
    2）由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道绿灯时间较长。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，两者交替重复。主干道每次放行50秒，支干道每次放行30秒；
在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，需要亮5秒的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。
3）能实现正常的、即时显示功能。用DE2上的四个七段数码管作为倒计时显示器。分别显示东西、南北方向的红灯、绿灯、黄灯时间；
4）能实现特殊状态的功能显示。设S为特殊状态的传感器信号，当Ｓ=1时，进入特殊状态。当Ｓ=0时，退出特殊状态。按S后，能实现特殊状态功能：
（1）显示器闪烁；
（2）计数器停止计数并保持在原来的数据；
（3）东西、南北路口均显示红灯状态；
（4）特殊状态结束后，能继续对时间进行计数。
5）能实现总体清零功能。按下清零键后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。
二，设计说明
在正常情况下，支路车较少，主路车多，所以设计的交通灯控制要求，在支路无车时，保证主路绿灯亮；而在支路有车时，主路和支路的绿灯交替亮。控制器结构如下图所示。
下面是端口说明：
Clk： 输入，系统输入时钟；
reset：输入，是复位信号，高电平有效；
sensor:输入，为传感器信号，是高电平有效；
flash:   输出，转换期间的闪烁信号；
reda:    输出，主干道路口显示红灯信号，高电平有效；
greena:  输出，主干道路口显示绿灯信号，高电平有效；
yellowa: 输出，主干道路口显示黄灯信号，高电平有效；
redb:    输出，支干道路口显示红灯信号，高电平有效；
greenb:  输出，支干道路口显示绿灯信号，高电平有效；
yellowb: 输出，支干道路口显示黄灯信号，高电平有效；
三、实验设计程序
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity controller is
port 
(clock:in std_logic;
  reset:in std_logic;
  sensor:in std_logic;
  flashut std_logic;
  numa,numbut integer range 0 to 90;
  reda,greena,yellowaut std_logic;
  redb,greenb,yellowbut std_logic
);
end;
architecture control of controller is 
signal countnum:integer range 0 to 90;
begin 
process(clock)
begin
if reset='1' then            ---复位信号，将记数器清零
countnum<=0;
elsif rising_edge(clock) then
if sensor='1' then
flash<='1';
else
flash<='0';
if countnum=89 then         ----记数到90秒时，记数器清零

countnum<=0;
else
countnum<=countnum+1;     ---正常记数，计脉冲上升沿
end if;
end if;
end if;
end process;
process(clock)
begin
if rising_edge(clock) then
if sensor='1' then             ---sensor信号有效期间，两组路灯都为红灯
reda<='1';
redb<='1';
greena<='0';
greenb<='0';
yellowa<='0';
yellowb<='0';
else        ---sensor无效期间，系统行为：按照一个记数周期时间（90秒）描述动作
if countnum<=49 then        ---前50秒，主干道的绿灯亮
numa<=50-countnum;
reda<='0';
greena<='1';
yellowa<='0';
elsif (countnum<=54) then      ---51-55秒，主干道的黄灯亮
numa<=55-countnum;
reda<='0';
greena<='0';
yellowa<='1';
else
numa<=90-countnum;         ---56-90秒，主干道的红灯亮
reda<='1';
greena<='0';
yellowa<='0';
end if;
if countnum<=54 then         ---0-55秒（主干道为绿，黄灯期间）支干道的红灯亮
numb<=55-countnum;
redb<='1';
greenb<='0';
yellowb<='0';
elsif countnum<=84 then      ---56-85秒，支干道为绿灯
numb<=85-countnum;
redb<='0';
greenb<='1';
yellowb<='0';
else
numb<=90-countnum;       ---86-90秒，支干道为黄灯
redb<='0';
greenb<='0';
yellowb<='1';
end if;
end if;
end if;
end process;
end ;