基于FPGA技術(shù)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于fpga技術(shù)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)交通燈是城市交通監(jiān)管系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于保證機(jī)動(dòng)車輛的平安運(yùn)行，維持城市道路的順暢起到了重要作用。目前無數(shù)城市交錯(cuò)路口的交通燈采取的是定時(shí)控制，燈亮的時(shí)光是預(yù)先設(shè)定好的，在時(shí)光和空間方面的應(yīng)變性能較差，一定程度上造成了交通資源的鋪張，加重了道路交通壓力。本文在技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用的相關(guān)學(xué)問設(shè)計(jì)了交通燈控制系統(tǒng)，可以按照實(shí)際狀況對(duì)燈亮?xí)r光舉行自由調(diào)節(jié)，囫圇設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過max+plus軟件舉行了模擬，并下載到fpga器件中舉行硬件的調(diào)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的交通信號(hào)燈控制徹低可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，具有一定的有用性。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求所設(shè)計(jì)的交通信號(hào)燈控制電路，主要適用于在

2、兩條干道匯集點(diǎn)形成的十字交錯(cuò)路口，路口設(shè)計(jì)兩組紅綠燈分離對(duì)兩個(gè)方向上的交通運(yùn)行狀態(tài)舉行管理。交通燈的持續(xù)閃亮?xí)r光由鍵盤輸入控制。燈亮?xí)r序1所示，當(dāng)b方向的紅燈亮?xí)r，a方向?qū)?yīng)綠燈亮，由綠燈轉(zhuǎn)換成紅燈的過渡階段黃燈亮，即b方向紅燈亮的時(shí)光等于a方向綠燈和黃燈亮的時(shí)光之和。同理，當(dāng)a方向的紅燈變亮?xí)r，b方向的交通燈也遵循此規(guī)章。各干道上安裝有數(shù)碼管，以倒計(jì)時(shí)的形式顯示本道各信號(hào)燈閃亮的時(shí)光。當(dāng)浮現(xiàn)特別狀況時(shí)，各方向上均亮紅燈，倒計(jì)時(shí)停止。特別運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束后，控制器復(fù)原本來的狀態(tài)，繼續(xù)運(yùn)行。2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)囫圇系統(tǒng)設(shè)計(jì)2所示，該系統(tǒng)主要由計(jì)數(shù)模塊、控制模塊、分頻模塊、分位模塊以及顯示電路構(gòu)成。其中分

3、頻模塊主要將系統(tǒng)輸入的基及時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換為1 hz的激勵(lì)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)模塊和控制模塊工作?？刂颇K按照計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀況對(duì)交通燈的亮滅及持續(xù)時(shí)光舉行控制，并通過分位電路將燈亮?xí)r光以倒計(jì)時(shí)的形式通過數(shù)碼管顯示出來。圖中reset是復(fù)位信號(hào)，高電平有效，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器的異步清零。hold為保持信號(hào)，當(dāng)hold為“1”，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，表示浮現(xiàn)特別狀況，各方向車輛都處于禁行狀態(tài)。3 主要功能模塊設(shè)計(jì)及仿真3.1 計(jì)數(shù)模塊設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)模塊主要實(shí)現(xiàn)累加循環(huán)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的最大值由鍵盤輸入控制，輸出的計(jì)數(shù)值為控制模塊的燈控提供參考，計(jì)數(shù)器的主程序設(shè)計(jì)如下：計(jì)數(shù)模塊的仿真3所示，從圖中可以看出，在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下，計(jì)數(shù)值

4、不斷自加，當(dāng)計(jì)數(shù)值countnum等于鍵盤輸入值32(key=32)時(shí)，計(jì)數(shù)返回到0，開頭下一輪計(jì)數(shù)。當(dāng)hold檢測(cè)到特別狀況時(shí)置1，使計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)。3.2 控制器模塊的仿真設(shè)計(jì)在控制器模塊中，紅、綠、黃三盞燈工作的總時(shí)光由鍵盤輸入，各交通燈時(shí)光分配規(guī)章如下：紅燈時(shí)光占總時(shí)光的12，綠燈時(shí)光占38，黃燈時(shí)光占18，本設(shè)計(jì)中鍵盤輸入值為32(key=32)，正常狀況下紅燈亮16 s，綠燈亮12 s，黃燈亮4 s。控制器仿真狀況4所示，當(dāng)hold為低電平，計(jì)數(shù)值countnum12時(shí)，greena輸出高電平，a東西方向綠燈亮起車輛通行，此時(shí)與之相對(duì)應(yīng)的redb輸出高電平，b方向紅燈亮起車輛禁行。

5、a方向顯示交通燈閃耀持續(xù)時(shí)光的數(shù)碼管numa從12開頭遞減，同時(shí)b方向顯示交通燈閃耀持續(xù)時(shí)光的數(shù)碼管numb從16開頭遞減。當(dāng)12countnum16時(shí)，yellowa輸出高電平，a方向黃燈亮起，numa從數(shù)值4開頭倒計(jì)時(shí)，此時(shí)greenb仍處于低電平，numb繼續(xù)倒計(jì)時(shí)，b方向紅燈閃亮車輛仍處于禁行狀態(tài)。當(dāng)countnum16，reda輸出高電平，a方向紅燈亮起車輛禁行，numa從數(shù)值16開頭倒計(jì)時(shí)，此時(shí)greenb輸出高電平，b方向綠燈亮起車輛通行，numb從數(shù)值12開頭遞減。當(dāng)16countnum28時(shí)，reda繼續(xù)處于高電平狀態(tài)，numa繼續(xù)倒計(jì)時(shí)，a方向車輛禁行，而此時(shí)yellowb

6、輸出高電平，b方向黃燈亮起，numb從數(shù)值4開頭遞減。當(dāng)hold為1時(shí)，表示進(jìn)入緊張狀態(tài)，flash置1，各方向的紅燈均亮起，全部機(jī)動(dòng)車禁行。3.3 分位模塊設(shè)計(jì)分位模塊的設(shè)計(jì)主要是將燈亮?xí)r光分為十位和個(gè)位，通過兩個(gè)相應(yīng)的數(shù)碼管分離顯示出來。本設(shè)計(jì)中燈亮?xí)r光最長(zhǎng)不超過40 s(numin40)，numa，numb分離表示十位、個(gè)位上的數(shù)字，分位模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖5所示。分位模塊的仿真6所示，numin的數(shù)值大小可以通過numa，numb的組合以十進(jìn)制數(shù)值顯示，從而實(shí)現(xiàn)了分位功能。4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試本系統(tǒng)的主要規(guī)律設(shè)計(jì)由一片eplk30tc144-3芯片完成，編寫的源程序在公司的規(guī)律綜合工具max+plus下經(jīng)過編譯和功能仿真測(cè)試后，針對(duì)下載芯片舉行管腳配置，下載到eplk30tc144-3芯片中，舉行相應(yīng)的硬件調(diào)試，調(diào)試結(jié)果與軟件仿真的結(jié)果相吻合，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)完成了預(yù)定功能。5 結(jié) 語本文利用硬件描述語言vhdl編程，借助altera公司的max+plus軟件環(huán)境下舉行了編譯及