学位论文--基于fpga的交通灯控制器设计.docVIP

综合课程设计报告 《基于FPGA的交通灯控制器设计》 学 院 ：通信与电子学院 专业班级 ：电子科学与技术班 姓 名 ： 学 号 : 指导老师 ： 摘 要 近年来，随着科技的飞速发展，的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，往往作为一个核心部件来使用，不根据具体硬件结构软件结合，加以完善。实现了从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。 中的美好前景和重要地位。 关键词：FPGA，交通灯控制器，QuartusⅡ，Verilog?HDL? 目 录 摘要 1 FPGA/CPLD概述 1 2 系统分析与总体方案 3 2.1系统分析 3 2.2 设计的总体方案 3 3 硬件电路设计 4 3.1分频器设计 4 3.2 状态控制电路设计 4 3.3计数器设计 5 3.4译码显示电路设计 5 4 robei软件程序设计 6 4.1扫描显示模块 6 4.2状态转换模块 7 4.3总体设计 11 4.4测试文件 12 5 程序仿真与分析 12 5.1 仿真结果 12 5.2 仿真结果分析 14 6 心得体会 16 参考文献 17 附录 18 1 FPGA/CPLD概述 随着世界范围内城市化和机动化进程的加快，城市交通越来越成为一个全球化的问题。城市交通基础设施供给滞后于高速机动化增长需求，道路堵塞日趋加重，交通事故频繁，环境污染加剧等问题普遍存在全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。如何解决城市交通问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声。探究城市交通发展中存在问题的原因，无论是从宏观上还是从微观上分析，其根本原因在于城市交通系统的管理机制不适应。城市交通控制系（UTC ，Urban Traffic Control System）是现代城市智能交通系统（IDJ ，Intelligent transport system）的组成之一，主要用于城市道路交通的控制与管理。城市平交路口实现交通信号控制是城市交通管理现代化的基本标志之一，是提高交通管理效能的重要技术手段。路口信号控制器是控制交叉路口交通信号的设备，它是交通信号控制的重要组成部分。各种交通控制方案，最终都要由路口信号控制器来实现。为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在技术的发展和应用领域的扩大与深入，机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域的重要性日益突出。设计交通灯来完成这个需求就显的加迫切　 2课程设计总体方案 2.1系统分析 通过分析可以知道，所要设计的十字路口交通灯控制电路要能够使南北、东西各四个灯（红、黄、绿），三个灯能够按顺序依次亮灭。而且要求绿灯亮转红灯亮之前要先转黄灯亮5秒，还要求三种灯的点亮时间能够以倒计时的形式显示出来。可以用verilog HDL语言合理设计系统功能，使红黄绿灯的转换有一个准确的时间间隔和转换顺序。 使用基于FPGA的方法具有周期短、使用灵活、易于修改等明显的优点。而且，随着FPGA器件，设计语言和电子设计自动化工具的发展和改进，越来越多的电子系统采用FPGA来设计。未来使用FPGA器件设计的产品将出现在各个领域。因此此次的交通灯控制器将基于FPGA的设计方案来实现所需要的功能。 2.2 设计的总体方案 根据设计要求和系统所具有功能，并参考相关的文献资料经行方案设计画出如下所示的十字路口交通灯控制器系统框图，及为设计的总体方案，框图如下图3.1所示： 图2.2 系统的框图 3 硬件电路设计 3.1分频器设计 分频器实现的是将高频时钟信号转换成低频时钟信号，用于触发控制器、计数器和扫描显示电路。具体实物模块如图： 图3.1 分频器模块 3.2 状态控制电路设计 状态控制器的作用是根据计数器的计数值控制各方向上发光二极管的亮、灭，当计时时间到达，状态控制器就响应，自动跳转到下一个状态。此外，当检测到特殊情况（EMI =‘1’）发生时，无条件点亮红灯的二极管（急救灯按下EMI=1，则东