基于FPGA技術(shù)的交通燈控制系統設計
計數模塊的仿真如圖3所示,從圖中可以看出,在時(shí)鐘的驅動(dòng)下,計數值不斷自加,當計數值countnum等于鍵盤(pán)輸入值32(key=32)時(shí),計數返回到0,開(kāi)始下一輪計數。當Hold檢測到特殊情況時(shí)置‘1’,使計數器暫停計數。
3.2 控制器模塊的仿真設計
在控制器模塊中,紅、綠、黃三盞燈工作的總時(shí)間由鍵盤(pán)輸入,各交通燈時(shí)間分配規則如下:紅燈時(shí)間占總時(shí)間的1/2,綠燈時(shí)間占3/8,黃燈時(shí)間占1/8,本設計中鍵盤(pán)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hold為低電平,計數值countnum12時(shí),greenA輸出高電平,A東西方向綠燈亮起車(chē)輛通行,此時(shí)與之相對應的redB輸出高電平,B方向紅燈亮起車(chē)輛禁行。A方向顯示交通燈閃爍持續時(shí)間的數碼管numA從12開(kāi)始遞減,同時(shí)B方向顯示交通燈閃爍持續時(shí)間的數碼管numB從16開(kāi)始遞減。當12countnum16時(shí),yellowA輸出高電平,A方向黃燈亮起,numA從數值4開(kāi)始倒計時(shí),此時(shí)greenB仍處于低電平,numB繼續倒計時(shí),B方向紅燈閃亮車(chē)輛仍處于禁行狀態(tài)。當countnum>16,redA輸出高電平,A方向紅燈亮起車(chē)輛禁行,numA從數值16開(kāi)始倒計時(shí),此時(shí)greenB輸出高電平,B方向綠燈亮起車(chē)輛通行,numB從數值12開(kāi)始遞減。當16countnum28時(shí),redA繼續處于高電平狀態(tài),numA繼續倒計時(shí),A方向車(chē)輛禁行,而此時(shí)yellowB輸出高電平,B方向黃燈亮起,numB從數值4開(kāi)始遞減。當hold為‘1’時(shí),表示進(jìn)入緊急狀態(tài),FLASH置‘1’,各方向的紅燈均亮起,所有機動(dòng)車(chē)禁行。
3.3 分位模塊設計
分位模塊的設計主要是將燈亮時(shí)間分為十位和個(gè)位,通過(guò)兩個(gè)相應的數碼管分別顯示出來(lái)。本設計中燈亮時(shí)間最長(cháng)不超過(guò)40 s(numin40),numA,numB分別表示十位、個(gè)位上的數字,分位模塊程序設計的流程圖如圖5所示。

分位模塊的仿真如圖6所示,numin的數值大小可以通過(guò)numA,numB的組合以十進(jìn)制數值顯示,從而實(shí)現了分位功能。

4 系統的硬件設計及調試
本系統的主要邏輯設計由一片EPlK30TC144-3芯片完成,編寫(xiě)的VHDL源程序在A(yíng)ltera公司的邏輯綜合工具Max+PlusⅡ下經(jīng)過(guò)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)行相應的硬件調試,調試結果與軟件仿真的結果相吻合,驗證了設計完成了預定功能。
5 結 語(yǔ)
本文利用硬件描述語(yǔ)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(guò)FPGA芯片實(shí)現了一個(gè)實(shí)用的交通信號燈控制系統,設計由于采用了EDA技術(shù),不但大大縮短了開(kāi)發(fā)研制周期,提高了設計效率,而且使系統具有設計靈活,實(shí)現簡(jiǎn)單,性能穩定的特點(diǎn)。
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