1、 1 1 CPLD 实现交通灯控制系统实现交通灯控制系统 2 2 一一. .预期功能预期功能 分别成东西走向和南北走向的主干道和支干道，其交通信号灯，分别实现一下状态： S0:支干道没有车辆行驶，支干道绿灯，支干道红灯 S1:支干道有车辆行驶，支干道绿灯，支干道红灯 S2:主干道黄灯，支干道绿灯 S3:主干道红灯，支干道绿灯 S4:主干道红灯，支干道黄灯 状态状态 亮灯亮灯 停留时间停留时间 S0 G2,R2 50 秒 S1 G2,R2 45 秒 S2 Y1,G2 5 秒 S3 R1,G2 25 秒 S4 R1,Y2 5 秒 二二. .原理框图原理框图 根据设计要求和系统所具有的功能，并参考相
2、关的文献资料，经行方案设计，可以画出如下 图所示的交通信号灯控制器的系统框图。 1kHZ 1kHZ 1HZ 支干道车辆检测 1kHZ 数码管及 LED 信号 时钟分频模块时钟分频模块 CLK 交通灯控制及计时模块交通灯控制及计时模块 扫描显示译码模块扫描显示译码模块 CAR LED 显示显示 数码管位码数码管位码 数码管段码数码管段码 3 3 根据以上设计思路，可以得到如下的顶层文件原理图根据以上设计思路，可以得到如下的顶层文件原理图 顶层文件的实体图：顶层文件的实体图： 三三. .单元模块设计与仿真单元模块设计与仿真 时钟分频模块时钟分频模块 系统的动态扫描需要 1HZ 的脉冲，而系统时钟计
3、时模块需要 1HZ 的脉冲。分频模块 主要为系统提供所需的时钟计时脉冲。该模块将 1kHZ 的脉冲信号进行分频，产生 1S 的方 波，作为系统时钟计时信号。其实体模块如下： 将 END TIME 改为 5S CLK 采用系统的 1KHZ 的时钟脉冲 4 4 仿真波形如下：仿真波形如下： 可以看到能够得到 1s 的时钟脉冲 交通灯控制及计时模块交通灯控制及计时模块 控制模块根据外部输入信号和计时模块产生的输出信号， 产生系统的状态机， 控制其他 部分协调工作。 计时模块用来设定主干道和支干道计时器的初值， 并为扫描显示译码模块提 供倒计时时间。 控制及计时模块采用状态机进行设计，可以定义出 5
4、种状态，分别为 S0:主干道绿灯，支干 道红灯且没有车辆行驶； S1:主干道绿灯， 支干道红灯或支干道有车辆驶入； S2:主干道黄灯， 支干道红灯；S3:主干道红灯，支干道绿灯；S4:主干道红灯，支干道黄灯。利用 CASE 语句 定义状态的转换方式及时间的变换方式，达到主干道绿灯亮 45 秒，支干道绿灯亮 25 秒，黄 灯亮 5 秒的设计要求。 其实体模块如下： CAR 为支干道车辆检测开关 在支干道有车的情况下，模块可以进行减计时 CLK1S 为 1S 的时钟脉冲 5 5 TIME1H、TIME1L、TIME2H、TIME2L 分别为主干道时钟高位、主干道时钟低位、支干道 时钟高位、支干道时
5、钟低位 LED 为 LED 灯发光情况，分别为主干道绿灯、主干道黄灯、主干道红灯、支干道绿灯、主 干道黄灯、主干道红灯 Count 的总的系统时间，用来改变系统的状态 仿真波形如下：仿真波形如下： 通过仿真可以看到： 当主干道绿灯，支干道红灯时，主干道倒计时高位置数 0100，低位置数 0101；支干道高位 置数 0101，低位置数 0000； 当主干道黄灯，支干道红灯时，主干道黄灯倒计时置数 0101；支干道继续刚才的减计数； 当主干道红灯，支干道绿灯时，主干道倒计时高位置数 0011，低位置数 0000；支干道高位 置数 0010，低位置数 0101； 当主干道红灯，支干道黄灯时，支干道黄
6、灯倒计时置数 0101；主干道继续刚才的减计数。 在 S4 状态结束后，自动跳回到 S0 状态，继续判断支干道是否有车行驶，若有车行驶，则 跳转到 S1 状态，给高、低位置数，继续进行减计时。 系统根据 COUNT 的变化自动在各状态下跳变， 当 count 为 45 时， 跳变到 S2 状态； 当 count 为 50 时，跳变到 S3 状态；当 count 为 75 时，跳变到 S4 状态；当 count 为 80 时，若支干 道没有车跳变到 S0 状态，有车则跳变到 S1 状态。 6 6 扫描显示译码模块扫描显示译码模块 扫描显示译码模块可以根据控制信号， 驱动交通信号灯以及倒计时数码管的显示， 其中数码 管的显示采用动态扫描显示。其实体模块如下： CLK 为 1KHZ 的系统时钟脉冲 CLK1S 为 1S 时钟脉冲 CAR 为支干道车辆检测开关 SEL 为数码管位码扫描 SEG 为数码管段码 TIME1H、TIME1L、TIME2H、TIME2L 为数码管计时的时间，由控制
