基于FPGA技术的交通灯控制系统设计

作者：时间：2009-05-06 来源：网络收藏

计数模块的仿真如图3所示，从图中可以看出，在时钟的驱动下，计数值不断自加，当计数值countnum等于键盘输入值32(key=32)时，计数返回到0，开始下一轮计数。当Hold检测到特殊情况时置‘1’，使计数器暂停计数。

3.2 控制器模块的仿真设计

在控制器模块中，红、绿、黄三盏灯工作的总时间由键盘输入，各交通灯时间分配规则如下：红灯时间占总时间的1／2，绿灯时间占3／8，黄灯时间占1／8，本设计中键盘输入值为32(key=32)，正常情况下红灯亮16 s，绿灯亮12 s，黄灯亮4 s。

控制器仿真情况如图4所示，当hold为低电平，计数值countnum12时，greenA输出高电平，A东西方向绿灯亮起车辆通行，此时与之相对应的redB输出高电平，B方向红灯亮起车辆禁行。A方向显示交通灯闪烁持续时间的数码管numA从12开始递减，同时B方向显示交通灯闪烁持续时间的数码管numB从16开始递减。当12countnum16时，yellowA输出高电平，A方向黄灯亮起，numA从数值4开始倒计时，此时greenB仍处于低电平，numB继续倒计时，B方向红灯闪亮车辆仍处于禁行状态。当countnum>16，redA输出高电平，A方向红灯亮起车辆禁行，numA从数值16开始倒计时，此时greenB输出高电平，B方向绿灯亮起车辆通行，numB从数值12开始递减。当16countnum28时，redA继续处于高电平状态，numA继续倒计时，A方向车辆禁行，而此时yellowB输出高电平，B方向黄灯亮起，numB从数值4开始递减。当hold为‘1’时，表示进入紧急状态，FLASH置‘1’，各方向的红灯均亮起，所有机动车禁行。

3.3 分位模块设计

分位模块的设计主要是将灯亮时间分为十位和个位，通过两个相应的数码管分别显示出来。本设计中灯亮时间最长不超过40 s(numin40)，numA，numB分别表示十位、个位上的数字，分位模块程序设计的流程图如图5所示。

分位模块的仿真如图6所示，numin的数值大小可以通过numA，numB的组合以十进制数值显示，从而实现了分位功能。

4 系统的硬件设计及调试

本系统的主要逻辑设计由一片EPlK30TC144-3芯片完成，编写的VHDL源程序在Altera公司的逻辑综合工具Max+PlusⅡ下经过编译和功能仿真测试后，针对下载芯片进行管脚配置，下载到EPlK30TC144-3芯片中，进行相应的硬件调试，调试结果与软件仿真的结果相吻合，验证了设计完成了预定功能。

5 结语

本文利用硬件描述语言VHDL编程，借助Altera公司的Max+PlusⅡ 软件环境下进行了编译及仿真测试，通过 FPGA芯片实现了一个实用的交通信号灯 控制系统，设计由于采用了EDA 技术，不但大大缩短了开发研制周期，提高了设计效率，而且使系统具有设计灵活，实现简单，性能稳定的特点。