基于fpga的交通灯设计--现代通信网课程设计

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1、现代通信网设计报告课程名称：现代通信网课程设计设计名称：基于FPGA的交通灯设计姓名：学号:班级：指导教师：起止日期：方向设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：基于FPGA的交通灯设计起止日期：指导教师：18设计要求：应用场景如图所示，主干道通行时间100s，次干道通行时间30s，黄灯时间5s，要求实现上述场景的交通灯设计，并能实现交警对红绿灯的任意控制。18方向设计学生日志时间设计内容2016.06.04--05ISE软件安装，学习并应用熟悉ISE软件2016.06.06--09学习FPGA

2、教材相关知识，参考教材交通灯设计例题2016.06.12--13设计题目分析，构造设计思路2016.06.14--18各模块程序代码的编写，修改2016.06.19--21程序代码整合，调试，修改，并进行仿真测试2016.06.25对相关的FPGA管脚地认知，学习2016.06.26--28绑定管脚，下载程序到板子上运行调试2016.06.29--30编写，完善课程设计报告18基于FPGA的交通灯设计一、摘要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

3、要作用。据了解，传统的交通灯是定时控制的，即控制时间是预先已经设定好的，这样不利于实时控制交通信号，不能根据实际情况及时的调整交通信号，容易导致道路资源，时间的浪费，同时也不便于突发情况的预处理。通过这次的课程设计，我将对此情况作出一些改进行的设计。我将基于FPGA设计交通灯控制系统，为了对交通灯系统进行精确控制,采用FPGA实验板,在ISE软件环境下,分别实现脉冲发生模块、状态定时模块、交通灯显示模块进行仿真实验和硬件下载,获得的测试结果满足设计要求。二、设计目的和意义狭义上，通过本次课程设计，应用

4、《基于FPGA的现代数字系统设计》以及《现代通信网》和《通信原理》等所学的相关知识，完成简易的十字路口交通灯控制通信系统设计，达到理论和实践的有效结合，进一步提高我们综合应用所学知识和设计能力。并且经过这次设计，可以让我对FPGA的相关知识有更深一层的认识，对ISE程序设计软件有了更清楚的认知，对通信的基本架构也有清晰的理解。通过本次的设计，对交通信号灯的控制，工作原理有了进一步的认知，这对以后根据发展后的实际情况对信号灯的控制进行进一步的修改，完善，奠定了一定基础，同时也让自己获得了一点软件系统设计

5、的经验。培养动手能力，能够实际操作，有利于以后工作生活，让我们体会到通信的根本含义。宏观上，由于采用了EDA技术,使数字系统设计的效率显著提高。FPGA技术飞速发展，FPGA的应用领域不断扩大，用FPGA来设计交通灯控制器是现代社会交通的需要，FPGA侵蚀原有ASIC市场的用量极为可观。此也成为近年来众人关注FPGA的首要焦点，不过也因为过于聚焦高用量、大市场的观察，使FPGA的其他新应用发展被人所忽略，但这些应用却也极具意义。18一、设计原理3.1、功能描述:实现一个由一条主干道和一条支干道的汇合点

6、形成的十字路口的交通灯控制器，具体功能：(1)主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯（用LED灯表示）。(2)主干道处于长允许通行状态，而支干道有车来时才允许通行。当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。(3)当主干道、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次通行100s，支干道每次通行30秒，在每次由绿灯向红灯转换的过程中，要亮5秒的黄灯作为过渡，并进行减计时显示。每个周期结束时都要进行支干道是否有车的检测，若有车则进行下一个周期，若没有，则主干道亮绿灯，支

7、干道亮红灯，直到检测到支干道有车。3.2、系统原理图根据题目要求，设计如下总的系统框图绿黄绿红红黄时钟信号主控制器状态选择信号清零复位定时计数器交通灯控制系统框图183.3、系统的引脚根据3.1系统框图，很明显可得出系统设计时，各个引脚的情况（即系统的输入输出引脚分别有哪些）。具体的引脚情况如下表：I/O管脚的描述名称方向电平位宽功能clkInput3.3V1系统时钟信号（50MHZ）MODE_SELInput3.3V3输入控制模式信号rstInput3.3V1复位信号以及6个LED灯连接引脚。系统的

8、引脚描述表注：MODE_SEL为3位的开关控制信号输入，用于选择控制十字路口灯光的亮灭状态，其具体更能如下000：正常模式，红黄绿交替亮001：主干道绿灯亮，支干道红灯亮010：主干道黄灯亮，支干道红灯亮011：主干道红灯亮，支干道绿灯亮100：主干道红灯亮，支干道黄灯亮101：全为绿灯110：全为红灯111：全部灯熄灭，封路状态3.4、系统模块组成分频模块、状态定时模块、交通灯显示模块、控制模块注：各模块详细内容见后面详细设计步骤章节。18一、详细设计