红绿灯交通灯控制器eda设计(doc毕设论文)

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1、6.6红绿灯交通灯控制器EDA设计6.6.1设计要求设计一个基于FPGA的红绿灯交通信号控制器。假设某个十字路口是由一条主干道和一条次干道汇合而成，在每个方向设置红绿黄三种信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮允许行驶中车辆有时间停靠到禁止线以外。在自动控制模式时，主干道每次放行时间为35秒，次干道每次放行时间为15秒，主干道红灯次干道黄灯，主干道黄灯，次干道红灯持续时间为5秒。其外部硬件电路方面包括：两组红绿灯（配合十字路口的双向指挥控制）、两级七段显示器（配合绿灯时倒计时显示）、一组手动与自动控制开关（针对

2、交通警察指挥交通控制使用）。6.6.2系统组成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量的快速增长，城市无控制道路交叉口的交通压力越来越大。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方法。交通信号控制的目的是为城市道路交叉口(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叉口的通过量最大或车

3、辆在交叉口的延误最小。按照“自顶向下”的层次化设计方法，整个系统可分为4个模块，系统时序发生电路，红绿灯计数时间选择模块，定时控制电路，红绿灯信号译码电路。其系统组成方框图如图6-51所示：图6-51交通灯控制器系统组成方框图图6-54中，系统时序发生电路最主要的功能就是产生一些额外的输出信号，它们是为红绿灯信号译码电路提供的频率为250Hz的扫描信号，为定时控制电路提供的使能（enable）控制信号，为红绿灯信号译码电路提供的占空比为50%的秒闪烁信号；红绿灯计数时间选择模块是负责输出显示器需要的值（即倒数的秒数值）

4、，作为定时控制电路（count_downcircuit）的到计数秒数，在该模块中可设置东西路口和南北路口的信号灯维持秒数；定时控制电路功能就是负责接收红绿灯计数时间选择模块输出的值（即倒数的秒数值），然后将其转换成BCD码，利用七段显示器显示出来，让行人能清楚地的知道再过多久就会变成红灯；红绿灯信号译码电路除了负责控制路口红绿灯的显示外，最主要的功能就是能够利用开关来切换手动与自动的模式，让交警能够通过外部输入的方式来控制红绿灯信号系统的运作，在红绿灯交通信号系统中，大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通的，但为了配

5、合高峰时段，防止交通拥挤，有时还必须使用手动控制，即让交警自行指挥交通。为系统正常运作，整个控制器采用同步工作方式，由外接信号发生器（该电路的设计可参见本章6.2.3节）提供1kHz的时钟信号CLK。6.6.3红绿灯交通灯控制器的层次化设计方案EDA技术的基本设计方法有电路级设计方法和系统级设计方法。电路级设计方法已经不能适应新的形势，本系统采用的是系统级层次设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片FPGA芯片实现，首先用VHDL语言编写各个功能模块程序，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件

6、，然后用顶层原理图将各功能模块连接起来。下面给出各模块的VHDL设计过程和仿真结果。1系统时序发生电路clk_gen的VHDL设计在红绿灯交通信号控制系统中，大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通的。因此，为了避免意外事件的发生，电路必须给一个稳定的时钟（clock）才能让系统正常运作。但为了配合高峰时段，防止交通拥挤，有时也必须使用手动控制，即让交警能够顺利地指挥交通。Clk_gen电路最主要的功能就是产生一些额外的输出信号，并将其用做后续几个电路的使能（enable）控制与同步信号处理。该电路的核心部分就是分频电

7、路，通过对外接信号发生器提供1kHz的时钟信号进行1000分频，得到一个周期为1秒的输出使能信号ena_lhz（占空比1：1000）和flash_lhz（占空比1：1）；4分频后得到红绿灯信号译码电路所需的频率为250Hz的显示使能信号ena_scan。其VHDL源程序如下：LIBRARYIEEE;USEIEEE.std_logic_1164.all;USEIEEE.std_logic_arith.all;USEIEEE.std_logic_unsigned.all;ENTITYclk_genISport(reset:

8、instd_logic;--系统复位信号clk:instd_logic;--由外接信号发生器提供1kHz的时钟信号ena_scan:outstd_logic;--250Hz信号ena_1Hz:outstd_logic;--每秒一个脉冲的信号flash_1Hz:outstd_logic);--秒方波信号end;ARCHITECTUR