基于EDA的交通灯控制系统设计

曾绍杰 刘卫东 周鑫淼 祁佳兵 王瑞东

摘 要：本文基于EDA技术，设计一个交通信号灯控制器，可以在数码管上显示计时时间，并且控制十字路口绿灯、红灯、黄灯的亮灭。

关键词：EDA；数码管；交通灯

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

0 引言

目前许多交通灯控制系统是基于单片机的控制，本文设计一种基于EDA技术的交通灯控制系统，来实现对十字路口交通灯的控制。

1 系统设计要求

十字路口由一条主干道和一条支干道汇合而成，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停留在禁行线外。主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时显示电路。在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，并设立5秒计时、显示电路。

2 系统设计方案

本文采用有限状态机的方法来实现该交通灯控制器，该方法的优点在于简单易用，状态之间的关系清晰直观。

依据设计要求，主干道方向和支干道方向交通灯共有四种状态，设为S0、S1、S2、S3，四种状态如表1所示。该系统的状态转换机如图2所示。

3 程序设计方法

本文系统程序设计时，先进行分频处理，产生秒方波。在每遇到一个秒方波的上升沿，当计数标志time1小于79时，time1加一，否则time1清零。并且在遇到秒方波上升沿时，把下一个状态赋给现态。当处于S0状态时，输出主干道和支干道的交通灯的状态，判断计数标志time1，决定是否进入S1状态，并对数据tm进行处理，在数码管上进行显示。当系统状态为S1、S2、S3时方法相同、源程序类似。产生位选信号，依次点亮数码管，同时把处理的数据送到数码管，进行倒计时，该系统的部分源程序如下。

（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開发工具Quartus II对程序进行编译、逻辑综合、波形时序仿真，发现可以符合设计要求。将程序下载到硬件中，能完美的实现系统要求。

4 结语

本文系统提出了基于EDA技术的交通灯控制方案，该系统具有易于实现、便于修改、稳定等优点。传统的基于单片机的交通灯控制系统一般不稳定并且不利于扩展，本系统突破了单片机的种种限制，有较为广阔的发展前景。

参考文献：

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