基于CPLD交通信号控制器.docVIP

目 录 1 引 言 1 2交通灯信号控制器的简介 2 2.1交通技术的系统简介 2 2.1.1交通技术的系统模型 2 2.1.2交通技术系统的指标 2 3系统总体设计方案 4 3.1单片机控制交通信号 4 3.2 FPGA和单片机相结合控制交通信号 4 3.3 CPLD控制交通信号 5 4基于CPLD交通信号控制器的原理与实现 6 4.1 交通信号控制器的原理 6 4.2 交通信号控制器的实现方案 6 4.3 CPLD芯片的介绍 7 4.4 EPM240T100C5芯片介绍 7 5硬件调试及介绍 9 5.1 EPM240T100C5系统设计 9 5.2 显示模块 9 5.2.1 LED灯显示电路 9 5.2.2倒计时显示电路 10 ６软件调试及仿真 12 6.1 Quartus Ⅱ简介 12 6.2软件流程图 12 6.3分频模块的设计 13 6.4交通信号控制器设计 13 6.5 主程序设计 18 7总 结 20 7.1 设计收获 20 7.2 设计改进 21 参考文献 22 附 录 附录1的RTL图 附录2 1 引 言 在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为了交管部门管理交通的重要手段。那么，要想在十字路口中做到车行车道，人行人道，有条不絮，要靠什么来实现这井然次序呢？靠的就是交通信号灯的自动控制指挥系统。 随着电子技术的发展，人们的生活水平和质量不断提高，生活设备的智能化程度也越来越高，这些都离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的情况下，价格却一直在呈下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越大，实现这种进步的主要因素是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以细微加工技术为代表，后者的核心是EDA技术，EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术必威体育精装版成果而研制成的电子EDA通用软件包。 由于CPLD器件使用起来很方便，并且具有较大的时间可预测性，必威体育官网网址性好，成本低，适用于验证性实验，它比传统的模拟调制方式有着显著的优越性，利用计算机开发平台，经过设计的输入，仿真，测试和校验达到预期的效果。使用CPLD器件可以缩短系统的研制周期，减少资金投入，可靠性高，还可很方便得对设计进行修改本设计选择CPLD来实现，用Verilog HDL语言编写程序，并用Quartus 软件对设计进行仿真验证其正确性，实现。 2.1 交通技术的系统简介 2.1.1 交通技术的系统模型 十字路口控制模型如下，通过CPLD控制四个方向的倒计数和红、黄、绿三种灯的状态来实现信号控制，其系统的结构框图如图2.1所示。 图2.1系统模型 图中是通过CPLD来控制四路的LED和红、黄、绿三种不同颜色的灯，LED为倒计时的显示，当显示完毕后，红、黄、绿三种灯以不同的状态显示，以便提供行人、车辆、非机动车通过十字路口。 2.1.2 交通技术系统的指标 衡量一个系统性能优劣的基本因素是有效性和可靠性。有效性是指信道传输信息的速度快慢；可靠性是指信道传输的信息的准确程度。 系统系统的有效性和可靠性主要是由传输速率和错误率来衡量的： 性能指标一：性能指标二：差错率其信号器构成系统框图如图.1所示。 图3.1 单片机做交通信号系统框图 3.2 FPGA和单片机相结合控制交通信号 利用单片机和FPGA相结合控制交通信号，通过单片机所得的数据储存在FPGA的 ROM中，通过FPGA的控制输入的信号。其构成大致框图如图.2所示 图3.2 单片机与FPGA的接线图 3.3 CPLD控制交通信号 CPLD做交通信号控制是通过向内部写入程序，然后CPLD读取程序，最终送给数码管和红黄绿三种交通指示灯显示当前的状态，从而达到控制的目的。其构成框图如图3.3所示。 图3.3 CPLD做交通信号系统框图 通过以上的方案论证，用单片机做交通信号控制系统，此方案做信号控制，传送的数据不稳定，传送数据的时间上有一定的误差，从而不能到达预期控制的目的，不便于控制器的设计与操作；FPGA和单片机相结合做交通信号的控制，这种方案从理论上分析，误差相对较小，比较精确，掉电后数据会丢失，不便于操作，成本较高，故不采用此方案；采用可编程逻辑器件（CPLD）制作，利用软件编程，下载烧制实现，所有器件集成在一块芯片上，体积大大减少的同时还提高了稳定性，并且可以应用EDA软件仿真，调试。可以充分利用软件代码，提高工作效率，缩短时间周期，降低成本，易于进行功能扩展，可以利用频率计的核心技术改造成其它产品。实现方法灵活，调试方便，修改容易，此方案操作简单，掉电后数据不会丢失，软件上的难度不是很大，我们很快的就能上手，便于系统的设计与实现。 比较以上几种方案，前两种方法需要硬件电路的支持，在一定程度上增加了功能修