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<title>基于FPGA的交通燈控制器實現 - 基于VHDL的交通燈控制器設計-中國電子行業門戶網</title>
<meta name="keywords" content="基于FPGA的交通燈控制器實現 - 基于VHDL的交通燈控制器設計-中國電子行業門戶網">
<meta name="description" content="基于FPGA的交通燈控制器實現 - 基于VHDL的交通燈控制器設計 2007年4月17日 15:40 【 內容摘要 】 傳統的交通燈控制器多數由單片機或PLC實現,本文介紹基于EDA技術設計交通燈控制器的一種方案。快速實現基于FPGA的脈動FIR濾波器 (2007-7-17 16:">
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<b><u><font color='#0000FF'>基于VHDL的交通燈控制器設計-中國電子行業門戶網</font></u></b><br>基于VHDL的交通燈控制器設計 2007年4月17日 15:40 【 內容摘要 】 傳統的交通燈控制器多數由單片機或PLC實現,本文介紹基于EDA技術設計交通燈控制器的一種方案?？焖賹崿F基于FPGA的脈動FIR濾波器 (2007-7-17 16:<br>http://www.chinaecnet.com/Newsview_zy.asp?id=49621<br><br><b><u><font color='#0000FF'>使用Verilog實現基于FPGA的SDRAM控制器--www.wantso.com</font></u></b><br>提出了一種基于FPGA的SDRAM控制器的設計方法,使用該方法實現的控制器可非常方便地對SDRAM進行控制。基于FPGA的PCI總線 多功能數字鐘 上拉下拉原理 用狀態機設計的交通燈控制 PCI接口擴展卡的快速開 交通燈控制器<br>http://www.icwin.net/ShowArtitle.ASP?art_id=7735&cat_id=30<br><br><br> <P><STRONG>摘要</STRONG>:傳統交通燈控制器多數由單片機或PLC實現。本論文介紹一種用FPGA實現交通燈控制器的設計方法。<BR /><STRONG>關鍵詞</STRONG>:FPGA; VHDL; MAXPLUSll; 交通燈控制器</P>
<P><STRONG>1 引言</STRONG><BR /> 可編程器件的廣泛應用，為數字系統的設計帶來了極大的靈活性。由于可編程器件可以通過軟件編程對硬件的結構和工作方式進行重構，使得硬件的設計可以如同軟件設計那樣快捷方便。由于高速發展的FPGA/CPLD兼有串、并行工作方式和高速、高可靠性的特點，在電子系統設計中得到了廣泛應用。<BR />通常使用硬件描述語言（Hardware DescriPtion Lan－guage，HDL）進行數字電子系統設計。目前應用廣泛的硬件描述語言有：VHDL語言， Verilog HDL語言，AHDL語言。VHDL語言由于具有強大的行為描述能力和豐富的仿真語句從而成為系統設計領域最佳的硬件描述語言。</P>
<P><A href="/pic/30453-1.gif" target=_blank><img src="/pic/30453-1.gif" align=absMiddle border=0></A><BR /> <BR /> 鑒于如上所述，本系統使用VHDL語言進行設計，采用自上向下的設計方法。目標器件選用FPGA器件。</P>
<P><STRONG>2 設計要求<BR /></STRONG>有一條主干道和一條支干道的匯合點形成十字交叉路口，主干道為東西向，支干道為南北向。為確保車輛安全，迅速地通行，在交叉道口的每個入口處設置了紅，綠，黃3色信號燈。<BR />要求：<BR />（1）主干道綠燈亮時，支干道紅燈亮，反之亦然，兩者交替允許通行，主干道每次放行35s，支干道每次放行25s。每次由綠燈變為紅燈的過程中，亮光的黃燈作為過渡。<BR />（2）能實現正常的倒計時顯示功能。<BR />（3）能實現總體清零功能：計數器由初始狀態開始計數，對應狀態的指示燈亮。<BR />（4）能實現特殊狀態的功能顯示：進入特殊狀態時，東西、南北路口均顯示紅燈狀態。<BR />3 設計思路<BR />交通燈控制器原理框圖如圖1所示，包括置數模塊、計數模塊、主控制器模塊和譯碼器模塊。置數模塊將交通燈的點亮時間預置到置數電路中，計數模塊以秒為單位倒計時，當計數值減為零時，主控電路改變輸出狀態，電路進入下一個狀態的倒計時。其中，核心部分是主控制模塊。</P><A href="/pic/30453-3.gif" target=_blank></A>
<P><A href="/pic/30453-2.gif" target=_blank><img src="/pic/30453-2.gif" align=absMiddle border=0></A><BR /> <BR />（1）控制器模塊設計依設計要求，可畫出交通燈點亮規律的狀態轉換表，如表1所示。<BR />根據狀態圖進行主控制器的設計。主控制器的輸入信號為S（特殊狀態），T（計時時間到信號），CLK，CLR；主控制器的輸出AR（主干道紅燈亮），AG（主干道綠燈亮），AY（主干道黃燈亮），BR（支干道紅燈亮），BG（支干道綠燈亮），BY（主干道黃燈亮）分別控制主干道，支干道的3個信號燈；LD控制計數器的啟動。COUT[1..0]控制置數模塊選擇待置數據。此模塊用VHDL語言進行設計。結構體中包含3個進程，第1個進程描述時序邏輯，第2與第3個進程描述組合邏輯。第1個進程與第2個進程一起實現狀態的轉換，第3個進程由狀態的輸出確定輸出信號的值。<BR />（2）置數模塊，計數模塊，譯碼模塊<BR />由于系統要進行35s，5s，25s 3種定時，所以本系統采用一個置數模塊由主控模塊輸出的信號控制定時時間的選擇。<BR />定時計數器采用倒序計時的方式，由主控模塊輸出的信號控制定時的開始，定時時間結束時輸出定時時間結束信號到主控模塊，通過主控模塊控制交通燈的開、閉。<BR /> <BR /> <A href="/pic/30453-3.gif" target=_blank><img src="/pic/30453-3.gif" align=absMiddle border=0></A><BR />譯碼模塊把計數器輸出的信號CLOW[3..0],CHIGH[3..0]分別進行譯碼，輸出譯碼信號CLOW[6..0]。CHIGN[6..0]分別與數碼管相連，由數碼管顯示當前計數值。<BR />（3）頂層原理圖及其仿真結果<BR />本系統分模塊由VHDL語言編程實現，總系統則采用原理圖實現，各分模塊相連組成交通燈控制系統。頂層原理圖如圖2所示。<BR /> 在MAXPLUSII中進行仿真，系統仿真結果見圖3。</P>
<P><A href="/pic/30453-4.gif" target=_blank><img src="/pic/30453-4.gif" align=absMiddle border=0></A><BR /> 由仿真結果分析：主干道黃燈亮，支干道紅燈亮，計數器從5s倒計數，計到零，主干道紅燈亮，支干道綠燈亮；計數器計時25s后，主干道保持紅燈不變，支干道亮5s黃燈；主干道亮綠燈，支干道亮紅燈，計時35s可見本系統實現了交通燈控制器的設計要求。</P>
<P><STRONG>4 結束語</STRONG><BR />由以上設計可見，用FPGA進行數字系統的設計靈活方便，周期短。由于MAXPLUSII具有強大的仿真功能，從而可以在進行硬件電路的安裝調試前發現設計不當之處并進行修改。正是由于這些優點，這一設計方式得到了廣泛的應用。</P>
<P><STRONG>參考文獻</STRONG><BR />[1]潘松，王國棟．VHDL使用教程．電子科技出版社，2002．<BR />[2]王志華，鄧仰東．數字集成系統的結構化設計與高層次綜合．清華大學出版社，2001．<BR />(410082 長沙湖南大學電氣與信息工程學院)楊貴 鄭善賢</P>
<br><br><b>前一篇文章</b>：<a class=ct href='/?q=30452'>基于嵌入式系統下的COD監測儀的研究與開發</a><br><b>后一篇文章</b>：<a class=ct href='/?q=30454'>基于DSP的高速數據采集與處理系統</a><br>
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