基于vhdl的交通灯控制系统设计--毕业论文

《基于vhdl的交通灯控制系统设计--毕业论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、【标题】基于VHDL的交通灯控制系统设计【作者】周彦伶【关键词】VHDL硬件描述语言交通灯控制系统设计仿真硬件测试【指导老师】李金田【专业】电子信息科学与技术【正文】1绪言随着现代社会经济的发展，城市机动车量的不断增加，许多大城市出现了交通负荷运行的情况。城市道路交叉口是城市道路网络的基本节点，也是网络交通流的瓶颈。目前，大部分无控制交叉口都存在高峰小时车流混乱、车速缓慢、延误情况严重、事故多发、通行能力和服务水平低下等问题。特别是随着城市车流塑的的快速增长，城市无控制道路交叉口的交通压力越来越大。分析现代城市交通控制与管理问题的现状，结合现代城乡

2、交通的实际情况，交通信号灯是管理交通网络的最重要元素。因此，做好基于EDA技术平台的交叉口信号控制设计是缓解交通阻塞、提高城市道路交叉口车辆通行效率的有效办法。交通信号控制的目的是为城市道路交义口（或交通网络）提供安全可靠和有效的交通流，通常最为常用的原则是车辆在交义路口的通过量最大或车辆在交叉口的延误最小。提高十字路口的通行效率对缓解交通阻塞具有十分重要的现实意义。因此，本文用VIIDL语言设计一种简单实用的城市交通灯控制系统以解决现代城市的交通控制与管理问题，减少十字路口的交通阻塞状况。1.1交通灯控制系统研究现状在现代社会交通中，交通灯控制系

3、统起着非常重要的作用，在各个城市交叉路口交通灯都必不可少，而随着车流量的不断增加，城市交通阻塞问题也越来越严重。如何提高城市交叉路口的通行效率成为城市交管部门的首要任务，因此，设计一种多功能的交通灯控制系统势在必行。交通灯控制系统是数字电路的经典问题，传统的设计方法基于屮、小规模集成电路进行，电路元件多、接线复杂、故障率高、可靠性低。电子设计自动化EDA（ElectronicDesignAutomation）技术的发展，在线可编程逻辑器件仃nsystemProgram-ProgrammableLogicDevice简称ISP-PLD）的岀现，使实验

4、室中制作专用集成电路成为对能。使用现场对编程门阵列/复杂可编程逻辑器件FPGA/CPLD（FieldProgrammableGateArray/ComplexProgrammableLogicDevice）,用VHDL（超高速集成电路硬件描述语言）进行交通灯控制系统的设计,用对应的工具软件（本设计用QuartusII）对FPGA/CPLD芯片“下载”形成专用集成电路，由于不存在人工接线问题，所以故障率低、可靠性好。交通灯控制系统的实现大致有以下几种方法：1、采用通用集成逻辑器件设计采用通用的集成逻辑器件组成的交通灯控制系统主要由控制器、定时器、译码

5、器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作•定时器由与系统脉冲同步的计数器构成耍求计数器在状态信号作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供定吋信号。译码器的主要任务是将控制器的输出QI、Q0的4种工作状态，翻译成甲、乙车道上6个信号灯的工作状态。这是传统的方法，实际应用比较广泛，目前仍被设计者使用，但这种方法基于中、小规模集成电路进行，电路元件多、接

6、线复杂儿乎没有灵活性可言、故障率高、可靠性低。2、釆用单片微处理器作为核心设计采用MSC-51系列单片机Intel8031和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8031芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能;为了系统稳定可靠采用了MAX629“看门狗”芯片，避免了系统因为死机而停止工作的情况发生；显示时间直接通过8255的PA、PB口输出；交通灯信号通过PC口输出；交通灯的点亮采用VT双向晶闸管来控制，直接釆用220V交流电源驱动。这种方法由于使用的是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比

7、较高，实用性强、操作简单、扩展性强，功能也比较强大，而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。这种方法所用器件少，使用灵活，也得到广泛应用，但是在设计和调试的过程中，也岀现了一些问题，如工作速度较低，功能修改及调试都需要硬件电路的支持等，在一定程度上增加了功能修改及系统调试的困难。3、采用可编程逻辑器件设计这种方法通过设计芯片來实现系统功能是基于芯片的设计方法。这种新设计方法能够由设计者定义器件内部逻辑和管脚，将原来由电路板设计完成的大部分工作放在芯的设计中进行。这样不仅可以通过芯片设计实现多种数字逻辑功能，而且由于管脚定义的灵活性，提高了工作效

8、率。同时，基于芯片的设计可以减少芯片的数量，缩小体积、降低功耗、提高系统的性能和可靠性、易于修改等，成为当今实现数字系统设