FPGA课程设计--交通灯设计

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1、目录 1.设计思路 1 1.1 设计思想 . 1 1.2 系统功能与要求 . 1 1.3 总体设计 . 2 2.主要模块设计程序 4 2.1 时基脉冲发生模块 . 4 2.2 技术及红绿灯控制模块 . 5 2.3 译码模块 . 9 2.4 主程序 11 3. 所实现功能说明 14 3.1 实现功能 14 3.2 仿真波形 14 4. 所设计原理图及故障分析 14 5.心得体会 . 17 参考文献 . 18 附录 1 元件清单 . 19 附录 2 管脚 . 20 1 1.设计思路 1.1 设计思想 交通灯是城市交通监管系统的重要组成部分，对于保证机动车辆 的安全运行，维持城市道路的顺畅起到了重要

2、作用。目前很多城市交叉 路口的交通灯实行的是定时控制，灯亮的时间是预先设定好的，在时间 和空间方面的应变性能较差，一定程度上造成了交通资源的浪费，加重 了道路交通压力。本文在 EDA 技术的基础上，利用 FPGA 的相关知识设计 了交通灯控制系统，可以根据实际情况对灯亮时间进行自由调整，整个 设计系统通过 Max+Plus软件进行了模拟仿真，并下载到 FPGA 器件中 进行硬件的调试，验证了设计的交通信号灯控制电路完全可以实现预定 的功能，具有一定的实用性。 1.2 2 系统功能与要求 交通灯控制器控制两个主干道交叉路口的交通，路口车辆多，直行 信号、左转弯信号分开显示，a，b 两个主干道的通

3、行时间相等，其中指 示直行的绿灯亮 30 s，指示左转弯的绿灯亮 12 s，绿灯变至红灯时，黄 灯亮 3 s，以便于车辆能停在停车线内，红灯信号的最后 3 s 相应的黄 灯也同时亮，以便提示驾驶人员准备起步。在两个主干道路口都配备传 感器用来检测有无车辆通行。当两个主干道都有车辆时，自动处于主干 道 a 绿灯，主干道 b 红灯的状态，然后轮流切换通行。当主干道 a 无车 辆时，自动处于主干道 b 绿灯，主干道 a 红灯的状态；反之亦然，以提 高通行效率。 2 所设计的交通信号灯控制电路，主要适用于在两条干道汇合点形成 的十字交叉路口，路口设计两组红绿灯分别对两个方向上的交通运行状 态进行管理。

4、交通灯的持续闪亮时间由键盘输入控制。灯亮规则为：当 B 方向的红灯亮时，A 方向对应绿灯亮，由绿灯转换成红灯的过渡阶段黄 灯亮，即 B 方向红灯亮的时间等于 A 方向绿灯和黄灯亮的时间之和。同 理，当 A 方向的红灯变亮时，B 方向的交通灯也遵循此规则。各干道上 安装有数码管，以倒计时的形式显示本道各信号灯闪亮的时间。当出现 特殊情况时，各方向上均亮红灯，倒计时停止。特殊运行状态结束后， 控制器恢复原来的状态，继续运行。 图 1 十字路口示意图 1.3 总体设计 首先由晶振产生出发信号，由控制器处理成 1HZ 的时钟，利用此时 钟进行计数，通过判断计数的值来控制交通灯的亮灭。通过每种灯亮的 时间总数与计数值比较得到数码管应该显示的数值，利用分位程序将其 分成十位和个位。通过译码电路来实现数码管的显示。本实验所使用的 芯片为 EPF10K10LC84-4。整个系统主要由计数模块、控制模块、分频模 块、分位模块以及显示电路构成。其中分频模块主要将系统输入的基准 时钟信号转换为 1 Hz 的激励信号，驱动计数模块和控制模块工作。控制 3 模块根据计数器的计数情况对交通灯的亮灭及持续时间进行