基于EDA的交通燈控制系統設計

曾紹杰 劉衛東 周鑫淼 祁佳兵 王瑞東

摘 要：本文基于EDA技術，設計一個交通信號燈控制器，可以在數碼管上顯示計時時間，并且控制十字路口綠燈、紅燈、黃燈的亮滅。

關鍵詞：EDA；數碼管；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是基于單片機的控制，本文設計一種基于EDA技術的交通燈控制系統，來實現對十字路口交通燈的控制。

1 系統設計要求

十字路口由一條主干道和一條支干道匯合而成，在每個入口處設置紅、綠、黃三色信號燈，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輛有時間停留在禁行線外。主、支干道均有車時，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，設立45秒、25秒計時顯示電路。在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡，使行駛中的車輛有時間停到禁行線外，并設立5秒計時、顯示電路。

2 系統設計方案

本文采用有限狀態機的方法來實現該交通燈控制器，該方法的優點在于簡單易用，狀態之間的關系清晰直觀。

依據設計要求，主干道方向和支干道方向交通燈共有四種狀態，設為S0、S1、S2、S3，四種狀態如表1所示。該系統的狀態轉換機如圖2所示。

3 程序設計方法

本文系統程序設計時，先進行分頻處理，產生秒方波。在每遇到一個秒方波的上升沿，當計數標志time1小于79時，time1加一，否則time1清零。并且在遇到秒方波上升沿時，把下一個狀態賦給現態。當處于S0狀態時，輸出主干道和支干道的交通燈的狀態，判斷計數標志time1，決定是否進入S1狀態，并對數據tm進行處理，在數碼管上進行顯示。當系統狀態為S1、S2、S3時方法相同、源程序類似。產生位選信號，依次點亮數碼管，同時把處理的數據送到數碼管，進行倒計時，該系統的部分源程序如下。

（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開發工具Quartus II對程序進行編譯、邏輯綜合、波形時序仿真，發現可以符合設計要求。將程序下載到硬件中，能完美的實現系統要求。

4 結語

本文系統提出了基于EDA技術的交通燈控制方案，該系統具有易于實現、便于修改、穩定等優點。傳統的基于單片機的交通燈控制系統一般不穩定并且不利于擴展，本系統突破了單片機的種種限制，有較為廣闊的發展前景。

參考文獻：

[1]楊東，王學春.基于EDA的交通信號燈電路的設計與仿真[J].電子設計工程，2014，22（20）：82-85.

[2]陳歡.基于EDA技術的交通燈控制器的設計[J].電子制作，2013（17）：9.

[3]趙凱.一種基于EDA的智能交通燈設計[J].武漢工業學院學報，2009，28（01）：53-56.

[4]楊顯富.基于EDA技術的交通燈自適應控制系統[J].成都大學學報（自然科學版），2003（03）：19-24.