论文总字数：14368字

摘 要

随着社会和经济的快速发展，开车上下班的人越来越多。社会进步了，全面进入小康社会的进程加快了，国民生活好了，买车的人越来越多，各类交通工具层出不穷。每天大家早上上班，晚上下班的时候，放假去游玩的时候，由于车多人多，所以交通十分拥堵。国家想了很多办法来解决类似情况的交通拥堵问题。其中，在容易堵车的地方安装交通灯，并根据拥堵情况，或者其他因素，一步步优化自己的交通控制系统，对维持社会交通运作通畅具有里程碑式的意义。

本人毕设阐述了一种交通灯控制电路的设计方法，该电路通过编辑verilog代码，完成模块搭建，并用modelsim软件进行仿真验证，验证并实现所涉及的交通灯功能。

关键词：交通灯；modelsim仿真；verilog

Traffic light control circuit design

Abstract

Now society is developing rapidly, more and more people are scrambling to work. Society is progressing, the process of entering a multi-purpose society is accelerating, people's lives are improving, more and more people are buying cars, and various modes of transportation are emerging. Every day when people go to work in the morning and when they leave work at night, when they go on vacation to take a vacation, the traffic is very heavy due to the large number of cars. The country has thought of many ways to solve the problem of traffic congestion in similar situations. Among them, installing traffic lights in places prone to traffic jams, and optimizing your own traffic control system step by step according to congestion or other factors, is of milestone significance for maintaining smooth operation of social traffic.
I set up a design method for a traffic light control circuit. This circuit edits the verilog code to complete the module building, and uses modelsim software to perform simulation verification to verify and implement the traffic light functions involved.

Keywords: traffic light; modelsim simulation; verilog

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 选题背景与意义 1

1.2 交通灯简介 1

1.2.1 交通灯国内外发展 1

1.2.2 设计实现的目标 2

第二章 交通灯的方案设计 3

2.1 设计方案 3

2.1.1 控制电路论述 3

2.1.2 控制电路设计 3

2.2 系统总体方案 3

2.3 本章小结 4

第三章 交通灯的程序代码设计 5

3.1 程序设计 5

3.1.1 Verilog语言简介 5

3.2 交通灯程序设计 6

3.2.1 主程序模块（counter.v） 6

3.2.2 激励文件（testbench.v） 6

3.3 仿真验证设计 7

3.3.1 FPGA验证 7

3.4 本章小结 7

第四章 功能仿真验证 8

4.1 modelsim仿真验证 8

4.1.1 波形展示 8

4.2 本章小结 12

第五章 modelsim简介 13

5.1 modelsim软件 13

5.1.1 modelsim软件简介 13

5.1.2 modelsim软件特点 13

5.2 modelsim软件调试功能 14

5.2.1 modelsim仿真方法 14

5.2.2 modelsim仿真调试 14

5.3 本章小结 15

第六章 总结与展望 16

6.1 总结 16

6.2 展望 16

致 谢 17

参考文献 18

附 录 19

第一章 绪 论

1.1 选题背景与意义

随着国家的进步社会飞速进步，驾驶汽车上班的人数持续增加。 由于大城市的道路资源有限，在节假日，在早晚高峰时段，出行造成的交通拥堵变得越来越严重。 交通部门想了很多解决方案来缓解各地的堵车问题，例如加强执法能力建设，规范驾驶员的驾驶行为，优化城市轨道交通，为道路减轻压力压力。 其中，根据不同道路的需要制定符合的交通灯控制系统，随时收集数据，根据实时数据进一步优化，对确保道路正常运行十分重要。

交通信号灯是现在我国交通管理系统的重要组成部分之一，对于确保城市道路的通畅性和确保各车辆的正常运行起着重要的作用。 除此之外，通过本次毕业设计，我们将利用我们大学四年所学的专业知识，例如数字电路，模拟电路，c语言，电路等，并熟练地操作modelsim仿真软件。 同时，发展自己的能力来查阅各种有用的书籍，分析和解决问题。

1.2 交通灯简介

1.2.1 交通灯国内外发展

18世纪末，约克城一个英国的城市，那里将女性分为不同的身份，用来区分这种身份的是红绿两种颜色，其中，嫁为人妻的女性会穿红色衣服，而未出嫁的女性会穿绿色衣服。不久后，英国大厦前，出了许多马车与行人发生碰撞的事故，于是大家受到是否出嫁女生的着装提示，1868年12月10日，世界第一盏红绿灯，应运而生。是一个名为德·哈特的机械师，通过研究实验，首先提出的、交通灯总长度为7米，交通信号灯由红、绿两色的提灯组成，第一个交通灯就这样诞生了。在灯的底部，一名警察根据人流量用长杆随时牵动皮带来切换灯的颜色。不就后，又用红绿色玻璃放在灯罩信号灯中心。不久后紧紧问世23天的煤气灯因为某种原因发生爆炸，有无辜的人因此丧命。

发生这件事后，这种类型的交通灯受到了国家的禁止。时间过去很久，直到1914年，因为拥堵的交通情况，美利坚的小城克利夫兰，重新用红绿灯指挥交通。不是原来的煤气交通灯，替代他的是“电气信号灯”。因为这种新型信号灯优越的性能，也相继解决了纽约和芝加哥交通困境。
　　经济发展迅速，人们物质生活提高了，各种出行方式，使交通又变得拥堵，在1918年，第一盏满足各方面需求的三色灯(红、黄、绿三种标志)问世了。它由红绿黄色的圆形四面投影器组成，在一座纽约的高塔上被安装，交通灯的使用，对于拥堵情况大大改善了。
　 我国的胡汝鼎是黄色交通灯的发明者，他为了更好为祖国做贡献，之身前往大洋彼岸的美利坚打拼，经过努力他终于进入了一家电器公司工作，我们从小就听过的著名诺贝尔奖获得者爱迪生创立了这家公司 。有一次，他在安装了交通灯的十字路口，等待绿灯亮起时通过马路，红灯结束时，他正准备通过马路，一辆汽车飞快的与他擦肩而过，吓了他一大跳。回到家中，他反复思考刚才遇到的问题，如何解决这种情况的再次发生呢，在红绿灯的中间加入一个媒介来提醒大家注意，通过不断思考，黄色交通信号灯应运而生，用于红绿灯间的媒介。他将这个想法上报给国家，不久后就受到了回复。这种想法被引用了，一个更加全面的交通信号灯诞生了。
　　1923年，交通拥堵问题终于被美利坚人加莱特摩根攻破。没被解决之前火车的交通，一直是使用一种可以自动切换的灯光信号信号指挥火车运行的。因为火车是一辆一辆在铁路上运行的，并且每一辆火车的发车到站时间不同，并且停下火车消耗大量人力物力，鉴于各方面考虑只能用唯一的命令，让铁路上的火车正常运行。公路交通灯与火车不同，告诉驾驶汽车的司机停下来是它设计的初衷。
　 讲闯红灯的人拍照下来是交通灯系统新加入的功能。闯红灯的司机会收到罚款单。
　　交通灯最早出现于一八六八年。红、绿两色是交通灯仅有的颜色，经过更新，黄色的灯被用于红绿灯之间，绿灯亮起代表你可以走了，黄灯亮起表示等会注意安全，红灯亮起表示原地等待。其实,用什么颜色当做交通灯颜色不是瞎编的，这与人们对于颜色分辨的的视觉机能结构，和人们对于颜色的心理反应有关。人类的视网膜能从很远的地方就看出红色与绿色，综上所述，交通灯的颜色可不是胡乱使用的。而且，穿透力最强是红光，其他颜色的光被折射后不明显，遇到特殊环境看不清楚，但是经过研究红光经过各种方式减弱的最少，不管情况多么复杂，红光在对比中都胜过其他颜色，让人们越早的发现，就越不容易发生微信。所以红色代表不可逾越的红线。

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