曾紹杰 劉衛(wèi)東 周鑫淼 祁佳兵 王瑞東

摘 要：本文基于EDA技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制器，可以在數(shù)碼管上顯示計(jì)時(shí)時(shí)間，并且控制十字路口綠燈、紅燈、黃燈的亮滅。

關(guān)鍵詞：EDA；數(shù)碼管；交通燈

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.141

0 引言

目前許多交通燈控制系統(tǒng)是基于單片機(jī)的控制，本文設(shè)計(jì)一種基于EDA技術(shù)的交通燈控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)十字路口交通燈的控制。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

十字路口由一條主干道和一條支干道匯合而成，在每個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)燈，紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示允許通行，黃燈亮則給行駛中的車(chē)輛有時(shí)間停留在禁行線(xiàn)外。主、支干道均有車(chē)時(shí)，兩者交替允許通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，設(shè)立45秒、25秒計(jì)時(shí)顯示電路。在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，要亮5秒黃燈作為過(guò)渡，使行駛中的車(chē)輛有時(shí)間停到禁行線(xiàn)外，并設(shè)立5秒計(jì)時(shí)、顯示電路。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本文采用有限狀態(tài)機(jī)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)該交通燈控制器，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單易用，狀態(tài)之間的關(guān)系清晰直觀。

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，主干道方向和支干道方向交通燈共有四種狀態(tài)，設(shè)為S0、S1、S2、S3，四種狀態(tài)如表1所示。該系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)如圖2所示。

3 程序設(shè)計(jì)方法

本文系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，先進(jìn)行分頻處理，產(chǎn)生秒方波。在每遇到一個(gè)秒方波的上升沿，當(dāng)計(jì)數(shù)標(biāo)志time1小于79時(shí)，time1加一，否則time1清零。并且在遇到秒方波上升沿時(shí)，把下一個(gè)狀態(tài)賦給現(xiàn)態(tài)。當(dāng)處于S0狀態(tài)時(shí)，輸出主干道和支干道的交通燈的狀態(tài)，判斷計(jì)數(shù)標(biāo)志time1，決定是否進(jìn)入S1狀態(tài)，并對(duì)數(shù)據(jù)tm進(jìn)行處理，在數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)為S1、S2、S3時(shí)方法相同、源程序類(lèi)似。產(chǎn)生位選信號(hào)，依次點(diǎn)亮數(shù)碼管，同時(shí)把處理的數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管，進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，該系統(tǒng)的部分源程序如下。

（1）case current_state is when s0=>comb_out<="100001"；

if time1=44 then next_state<=s1；else next_state<=s0；end if；

tm：=44-conv_integer（time1）；tm1：=49-conv_integer（time1）；

if（tm<45 and tm>39）then

th<="0100"；tl<=conv_std_logic_vector（tm-40，4）；

elsif（tm<40 and tm>29）then

th<="0011"；tl<=conv_std_logic_vector（tm-30，4）；

elsif（tm<30 and tm>19）then

th<="0010"；tl<=conv_std_logic_vector（tm-20，4）；

elsif（tm<20 and tm>9）then

th<="0001"；tl<=conv_std_logic_vector（tm-10，4）；

else th<="0000"；tl<=conv_std_logic_vector（tm，4）；end if；

（2）case sel is when "000"=>ot1<="01111"；

if（time1>=0 and time1<=49）then num<=th1；

elsif（time1>=50 and time1<=74）then num<=th；

else ot1（4）<='1'； end if；

when "001"=>ot1<="10111"；

if（time1>=0 and time1<=49）then num<=tl1；

elsif（time1>=50 and time1<=74）then num<=tl；

else ot1（3）<='1；end if；

（3）case num is

when"0000"=>ot<="0111111"；when"0001"=>ot<="0000110"；

when"0010"=>ot<="1011011"；when"0011"=>ot<="1001111"；

when"0100"=>ot<="1100110"；when"0101"=>ot<="1101101"；

when"0110"=>ot<="1111101"；when"0111"=>ot<="0000111"；

when"1000"=>ot<="1111111"；when"1001"=>ot<="1101111"；

when others=>null；end case；

利用EDA開(kāi)發(fā)工具Quartus II對(duì)程序進(jìn)行編譯、邏輯綜合、波形時(shí)序仿真，發(fā)現(xiàn)可以符合設(shè)計(jì)要求。將程序下載到硬件中，能完美的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本文系統(tǒng)提出了基于EDA技術(shù)的交通燈控制方案，該系統(tǒng)具有易于實(shí)現(xiàn)、便于修改、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)一般不穩(wěn)定并且不利于擴(kuò)展，本系統(tǒng)突破了單片機(jī)的種種限制，有較為廣闊的發(fā)展前景。

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