基于FPGA技術(shù)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計
計數(shù)模塊的仿真如圖3所示,從圖中可以看出,在時鐘的驅(qū)動下,計數(shù)值不斷自加,當(dāng)計數(shù)值countnum等于鍵盤輸入值32(key=32)時,計數(shù)返回到0,開始下一輪計數(shù)。當(dāng)Hold檢測到特殊情況時置‘1’,使計數(shù)器暫停計數(shù)。
3.2 控制器模塊的仿真設(shè)計
在控制器模塊中,紅、綠、黃三盞燈工作的總時間由鍵盤輸入,各交通燈時間分配規(guī)則如下:紅燈時間占總時間的1/2,綠燈時間占3/8,黃燈時間占1/8,本設(shè)計中鍵盤輸入值為32(key=32),正常情況下紅燈亮16 s,綠燈亮12 s,黃燈亮4 s。
控制器仿真情況如圖4所示,當(dāng)hold為低電平,計數(shù)值countnum12時,greenA輸出高電平,A東西方向綠燈亮起車輛通行,此時與之相對應(yīng)的redB輸出高電平,B方向紅燈亮起車輛禁行。A方向顯示交通燈閃爍持續(xù)時間的數(shù)碼管numA從12開始遞減,同時B方向顯示交通燈閃爍持續(xù)時間的數(shù)碼管numB從16開始遞減。當(dāng)12countnum16時,yellowA輸出高電平,A方向黃燈亮起,numA從數(shù)值4開始倒計時,此時greenB仍處于低電平,numB繼續(xù)倒計時,B方向紅燈閃亮車輛仍處于禁行狀態(tài)。當(dāng)countnum>16,redA輸出高電平,A方向紅燈亮起車輛禁行,numA從數(shù)值16開始倒計時,此時greenB輸出高電平,B方向綠燈亮起車輛通行,numB從數(shù)值12開始遞減。當(dāng)16countnum28時,redA繼續(xù)處于高電平狀態(tài),numA繼續(xù)倒計時,A方向車輛禁行,而此時yellowB輸出高電平,B方向黃燈亮起,numB從數(shù)值4開始遞減。當(dāng)hold為‘1’時,表示進(jìn)入緊急狀態(tài),F(xiàn)LASH置‘1’,各方向的紅燈均亮起,所有機(jī)動車禁行。
3.3 分位模塊設(shè)計
分位模塊的設(shè)計主要是將燈亮?xí)r間分為十位和個位,通過兩個相應(yīng)的數(shù)碼管分別顯示出來。本設(shè)計中燈亮?xí)r間最長不超過40 s(numin40),numA,numB分別表示十位、個位上的數(shù)字,分位模塊程序設(shè)計的流程圖如圖5所示。
分位模塊的仿真如圖6所示,numin的數(shù)值大小可以通過numA,numB的組合以十進(jìn)制數(shù)值顯示,從而實現(xiàn)了分位功能。
4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計及調(diào)試
本系統(tǒng)的主要邏輯設(shè)計由一片EPlK30TC144-3芯片完成,編寫的VHDL源程序在Altera公司的邏輯綜合工具Max+PlusⅡ下經(jīng)過編譯和功能仿真測試后,針對下載芯片進(jìn)行管腳配置,下載到EPlK30TC144-3芯片中,進(jìn)行相應(yīng)的硬件調(diào)試,調(diào)試結(jié)果與軟件仿真的結(jié)果相吻合,驗證了設(shè)計完成了預(yù)定功能。
5 結(jié) 語
本文利用硬件描述語言VHDL編程,借助Altera公司的Max+PlusⅡ軟件環(huán)境下進(jìn)行了編譯及仿真測試,通過FPGA芯片實現(xiàn)了一個實用的交通信號燈控制系統(tǒng),設(shè)計由于采用了EDA技術(shù),不但大大縮短了開發(fā)研制周期,提高了設(shè)計效率,而且使系統(tǒng)具有設(shè)計靈活,實現(xiàn)簡單,性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。
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