基于FPGA的交通燈控制器的設(shè)計(jì)

1、基于基于CPLD/FPGA的交通信號(hào)的交通信號(hào)控制器的設(shè)計(jì)控制器的設(shè)計(jì)v院系名稱(chēng)：電子信息學(xué)院院系名稱(chēng)：電子信息學(xué)院設(shè)計(jì)定位設(shè)計(jì)定位v利用利用FPGA的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)，可的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)燈亮?xí)r間進(jìn)行以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)燈亮?xí)r間進(jìn)行自由調(diào)整自由調(diào)整，具有一，具有一定的靈活性。定的靈活性。v電子眼功能：當(dāng)車(chē)輛闖紅燈時(shí)，可進(jìn)行拍照記錄。電子眼功能：當(dāng)車(chē)輛闖紅燈時(shí)，可進(jìn)行拍照記錄。v路況信息顯示：當(dāng)某干道處于通行時(shí)，可以動(dòng)態(tài)顯路況信息顯示：當(dāng)某干道處于通行時(shí)，可以動(dòng)態(tài)顯示：車(chē)速，以及路況信息。示：車(chē)速，以及路況信息。設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1、主、支干道

2、的四個(gè)路口各設(shè)綠、黃、紅、左拐、右拐、人行六個(gè)指示燈用于、主、支干道的四個(gè)路口各設(shè)綠、黃、紅、左拐、右拐、人行六個(gè)指示燈用于指示狀態(tài)，兩位顯示數(shù)碼管用于顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。指示狀態(tài)，兩位顯示數(shù)碼管用于顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。2、當(dāng)主、支道均有車(chē)時(shí)，兩者交替允許通行，主干道每次放行、當(dāng)主、支道均有車(chē)時(shí)，兩者交替允許通行，主干道每次放行45s，支干道每次，支干道每次放行放行40s，在每次由綠燈轉(zhuǎn)換為左拐，左拐變換為紅燈時(shí)，要有，在每次由綠燈轉(zhuǎn)換為左拐，左拐變換為紅燈時(shí)，要有5s的黃燈作為的黃燈作為過(guò)渡。過(guò)渡。3、每個(gè)燈亮到最后、每個(gè)燈亮到最后5s時(shí)，都有閃爍。時(shí)，都有閃爍。4、通行延時(shí)通行延時(shí)功能，智能交通燈

3、控制：當(dāng)某一干道遇到緊急情況時(shí)，需要一直通功能，智能交通燈控制：當(dāng)某一干道遇到緊急情況時(shí)，需要一直通行時(shí)，允許這支干道處于常通行狀態(tài)，相應(yīng)另一條干道處于禁行狀態(tài)。行時(shí)，允許這支干道處于常通行狀態(tài)，相應(yīng)另一條干道處于禁行狀態(tài)。5、電子眼功能：當(dāng)某一干道處于紅燈時(shí)，如果有車(chē)闖過(guò)警戒線(xiàn)，那么就會(huì)被高、電子眼功能：當(dāng)某一干道處于紅燈時(shí)，如果有車(chē)闖過(guò)警戒線(xiàn)，那么就會(huì)被高清數(shù)碼照相機(jī)照下來(lái)。清數(shù)碼照相機(jī)照下來(lái)。6、路況路況顯示功能：當(dāng)某一干道處于通行時(shí)，可以動(dòng)態(tài)的顯示：車(chē)速，以及路況顯示功能：當(dāng)某一干道處于通行時(shí)，可以動(dòng)態(tài)的顯示：車(chē)速，以及路況信息。信息。7、硬件主要由、硬件主要由FPGA構(gòu)成，電路復(fù)雜，

4、結(jié)構(gòu)緊湊構(gòu)成，電路復(fù)雜，結(jié)構(gòu)緊湊 ，硬件成本比較低。，硬件成本比較低。8、用、用Verilog HDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)上述功能的交通燈控制器，并用層次化設(shè)計(jì)方法該電語(yǔ)言設(shè)計(jì)上述功能的交通燈控制器，并用層次化設(shè)計(jì)方法該電路路。十字路口交通設(shè)計(jì)圖十字路口交通設(shè)計(jì)圖 交通規(guī)則交通規(guī)則v右轉(zhuǎn)燈常亮右轉(zhuǎn)燈常亮v車(chē)綠燈與人行燈一起亮車(chē)綠燈與人行燈一起亮v主燈亮順序：綠、黃、主燈亮順序：綠、黃、左拐、黃、紅。左拐、黃、紅。v支燈亮順序：紅、綠、支燈亮順序：紅、綠、黃、左拐、黃。黃、左拐、黃。狀態(tài)狀態(tài)主干道主干道時(shí)間時(shí)間支干道支干道時(shí)間時(shí)間1綠綠25s紅紅紅紅45s2黃黃5s3左拐左拐10s4黃黃5s5紅紅40s綠綠

5、20s6黃黃5s7左拐左拐10s8黃黃5s系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖EPF10K70RC240-4控制器控制器地感地感線(xiàn)圈線(xiàn)圈信號(hào)信號(hào)信信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換裝裝置置緊急按鈕信緊急按鈕信號(hào)號(hào)啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)高清數(shù)碼照相機(jī)高清數(shù)碼照相機(jī)交通燈組交通燈組MS12864R數(shù)碼管組數(shù)碼管組程序執(zhí)行流程程序執(zhí)行流程系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)交通燈子交通燈子程序模塊程序模塊通行延遲子通行延遲子程序模塊程序模塊閃爍子程序閃爍子程序12864顯顯示子程序示子程序闖紅燈子闖紅燈子程序模塊程序模塊測(cè)量車(chē)速子測(cè)量車(chē)速子程序模塊程序模塊交通燈交通燈6個(gè)指示燈子程序流程圖個(gè)指示燈子程序流程圖

6、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)u整個(gè)程序包括五個(gè)狀態(tài)機(jī)整個(gè)程序包括五個(gè)狀態(tài)機(jī) 例：十字路口左上角的交通燈對(duì)應(yīng)這的例：十字路口左上角的交通燈對(duì)應(yīng)這的9個(gè)狀態(tài)：個(gè)狀態(tài)：分別是紅、綠、黃、左拐、黃、右拐、黃、人行、紅。分別是紅、綠、黃、左拐、黃、右拐、黃、人行、紅。 通行延時(shí)控制子程序流程圖通行延時(shí)控制子程序流程圖 交通燈閃爍子程序流程圖交通燈閃爍子程序流程圖闖紅燈監(jiān)測(cè)子程序流程圖闖紅燈監(jiān)測(cè)子程序流程圖測(cè)車(chē)輛速度子程序流程圖測(cè)車(chē)輛速度子程序流程圖 MS12864R顯示子程序流程圖顯示子程序流程圖波形仿真波形仿真頂層原理圖產(chǎn)生的波形圖：頂層原理圖產(chǎn)生的波形圖： EN=1，延遲一個(gè)，延遲一個(gè)CLK周期的時(shí)候啟動(dòng)交

7、通燈，各個(gè)交通燈按照實(shí)周期的時(shí)候啟動(dòng)交通燈，各個(gè)交通燈按照實(shí)現(xiàn)預(yù)定的規(guī)定循環(huán)轉(zhuǎn)，處于紅燈的路口一旦有兩個(gè)脈沖，啟動(dòng)高清數(shù)碼現(xiàn)預(yù)定的規(guī)定循環(huán)轉(zhuǎn)，處于紅燈的路口一旦有兩個(gè)脈沖，啟動(dòng)高清數(shù)碼照相機(jī)的信號(hào)出現(xiàn)上升沿，處于通行的路口一旦第四個(gè)信號(hào)的上升沿出照相機(jī)的信號(hào)出現(xiàn)上升沿，處于通行的路口一旦第四個(gè)信號(hào)的上升沿出現(xiàn)就計(jì)算出速度值，同時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)現(xiàn)就計(jì)算出速度值，同時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)MS12864R。 下載調(diào)試下載調(diào)試管腳鎖定：管腳鎖定： 硬件下載：硬件下載：例例:主干道綠燈通行，且通行不暢的狀態(tài)。主干道綠燈通行，且通行不暢的狀態(tài)。 此時(shí)鍵此時(shí)鍵8為為1，從圖，從圖4-24看出二極管看出二極管D7(綠燈綠燈)亮，（交通處于通亮，（交通處于通行狀態(tài)）數(shù)碼管顯示為行狀態(tài)）數(shù)碼管顯示為11，M