分享一款不粗的一种基于CPLD的交通灯控制系统设计

1806 控制系统

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2021-5-7 06:51:29　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × ChristineGu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 HengDu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 heks 该类别下有 16 个回答。邀请回答 dfasda 该类别下有 15 个回答。邀请回答 nhonglan 该类别下有 15 个回答。邀请回答 yonglanzhang 该类别下有 15 个回答。邀请回答杀狼000 该类别下有 14 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 14 个回答。邀请回答 C880U 该类别下有 14 个回答。邀请回答 jhdfvs 该类别下有 14 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 14 个回答。邀请回答 muwersddg 该类别下有 14 个回答。邀请回答凡人wlj 该类别下有 13 个回答。邀请回答 kszdj113 该类别下有 13 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 13 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 13 个回答。邀请回答 a732538 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hrtuoyu 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 13 个回答。邀请回答 thyysbk 该类别下有 13 个回答。邀请回答举报张霞相关推荐 • 求一款设计交通灯控制器的方案？ 1334 • 如何设计一款基于VHDL的交通灯控制器方案 1171 • 分享一款不错的基于新型规则的可编程交通控制系统设计 988 • 交通灯控制系统模拟设计 6323 • 如何去实现一种交通灯电路的设计呢 1704 • 如何去实现一种基于单片机的交通灯控制实验 1060 • 如何去实现一种基于STM32的智能交通灯控制器的设计呢 1901 • FPGA/CPLD交通灯最小系统可以用哪一个芯片，谢谢。 4190 • 交通灯控制系统毕业设计，求破。求程序和仿真.有报酬 3009 • 请问怎样去设计一种交通控制系统？ 968 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 随着我国经济的快速发展，车辆拥有量也随之急剧增加，再加上人口数量的膨胀，城市的交通拥挤问题变得日益突出。如何使交通灯的控制更加合理，使现有的交通资源发挥更大的效益，已经成为城市管理者和科技工作者共同关心的问题。为此，我们设计开发了一个交通灯控制系统，由于该系统采用VHDL语言自顶向下的设计方法，利用可编程逻辑器件CPLD来实现，通过外部输入可方便地设定交通灯的延迟时间，使交通灯控制数字电路设计得到了优化，提高了系统的灵活性、可靠性和可扩展性。该系统可以较好地缓解交通压力，并可实现对突发事件进行紧急处理。在数字系统设计领域，电子设计自动化（EDA）工具已经成为主要的设计手段，随着硬件描述语言VHDL和可编程逻辑器件CPLD的广泛应用，使数字电路的设计得到了优化，并且具有很强的设计和仿真功能。 1 系统原理及方案交通信号灯是由交通灯控制器控制其红绿灯周期变化的，现在的大部分十字路通灯采用的都是固定周期，由于实际路况较为复杂，不能有效地实时对时间资源的合理调配，达到缓解交通的目的。本文设计的交通灯控制系统的周期可以改变，黄灯和东西方向以及南北方向红灯时间由外部输入设定，绿灯由系统依据设定值自动计算。交通灯控制器控制两个方向交叉路口的交通，以秒为单位，采用倒计时的方式显示通行或者禁止通行的剩余时间。系统设置外部输入复位信号，复位信号有效时，控制信号处于东西方向绿灯状态，并读取设定输入值，再将复位信号返回无效状态后，系统按新读入的设定值运行，绿灯变至红灯时，黄灯亮，以便于车辆能停在停车线内。如果能够与传感器相结合就具有智能功能，能够根据当时的路况的随时做出相应的调整。交通灯工作时序见图1。交通灯在东西南北方向安装信号灯和数码管，两个方向共6个信号灯，4个数码管。下表1是交通灯控制系统红灯与黄灯可供改变的值。 2 系统硬件设计复杂可编程器件（CPLD）采用CMOS EPROM、E2PROM和快闪存储器等编程技术，构成了高密度、高速度和低功耗的可编程逻辑器件。本文设计的交通灯控制器采用的是Lattice公司提供的CPLD产品－ISPLSI 1032，一片ISPLSI1032有192个寄存器，64个I／O管脚，8个特定输入输出管脚，4个特定输入时钟管脚和一个全局布线池。该器件所需的时钟脉冲信号由外部电路提供，设为16MHz。本文设计的交通灯用两组红黄绿三色的发光数码管LED作为两方向的红黄绿灯，用两组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示，用一个七位的拨动开关作为外部按键输入，还需要741s47译码器驱动数码管来实现数字的倒计时显示。拨动开关高电平位表示“1”，低电平表示“0”，复位信号占拨动开关的一位，有“1”、“0”两种状态；东西方向和南北方向的红灯以及黄灯各占两位，各有“00”、“01”、“10”、“11”四种状态，相对应表1中的四种时间。设计框图如下： 3 系统软件设计及实现 3．1 顶层设计根据交通灯控制系统的要求，我们将主控电路分为分频器、信号控制器两个模块，在isplever开发平台上，分别编译这两个模块的VHDL程序，然后用原理图输入法做出项层设计模块（见图3），其中输入的信号有16MHz的基准时钟脉冲、设定值输入及复位信号；输出信号包括两个方向的绿灯、黄灯、红灯控制信号，倒计时计数器的十位、个位的8421BCD码信号。 3．2 分频器模块分频器模块是对输入16MHz的脉冲进行分频，把这个固定频率的时钟脉冲通过分频转化为低频率的脉冲，得到的1Hz信号用作控制器的时钟信号。图4为分频器模块的框图。下面为分频主要程序： 3．3 控制器模块控制器模块的功能是控制信号灯的亮灭和数码管的显示。对于控制器模块，其输入信号为1Hz的方波信号、复位信号、黄灯和东西方向红灯和南北方向红灯时间设定值。输出信号包括东西方向和南北方向绿灯、黄灯、红灯控制信号。图5为控制器模块的框图。控制器模块程序图中：cp、reset分别为时钟脉冲和复位输入信号。yellow_1，yellow_0，ew_red_l，ew_red_0，sn_red_1，sn_red_0分别为黄灯和东西方向红灯和南北方向红灯可调输入变量。 r_ew，y_ew，g_ew，r_8n，y_sn，g_sn分别为东西方向和南北方向的红绿灯控制信号。 qhew，qlew，qhsn，qlsn则是东西方向和南北方向的红绿灯倒数计时显示信号。控制器模块工作流程：先由外部开关控制可调的南北方向红灯、东西方向红灯和黄灯时间的高位和低位。（设南北方向红灯通行时间为X、东西方向红灯通行时间为Y、黄灯时间通行时间为Z，一个总周期的时间为X+Y）首先东西方向通行，东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，且两个方向上的倒数计时显示器由X向下作减法计时。当倒计时显示器减法计时到Z时，东西方向黄灯亮，南北方向继续红灯。当两个方向的的倒计时显示器减法计时到1，然后由1变为Y后，转为南北方向通行。南北方向通行：东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，且两个方向上的倒计时显示器由Y向下作减法计时。当倒计时显示器减法计时到z时，南北方向黄灯亮，东西方向继续红灯。当两个方向的的倒计时显示器减法计时到1，然后由1变为X后，转为东西方向通行。如此交替运行。 3．4 仿真结果对控制器模块的VHDL程序利用ispLEVER输入如下的一测试向量：在isp［EVER平台上进行仿真，在波形观察器的窗口观察仿真结果。对应上面仿真向量的仿真波形如图6所示，改变仿真向量可以做出其他仿真波形，结果都显示基于VHDL语言的交通灯控制器的硬件实现方法是可行的。 3．5 软件到硬件的过度 Lattice器件的在系统编程是借助ispVM system软件来实现的。ispVM SystemTM是一个综合的将设计下载到器件的软件包。运用这一完整的器件编程工具快速简便地通过i spSTREAMTM将编写好的程序烧写到可编程逻辑器件CPLD上，实现软件到硬件的过渡。 4 结束语本设计由于采用自顶向下法设计交通灯控制器，合理地处理灯时分配，分频，控制显示与编码的相互关系，采用VHDL语言层次化和模块化的设计方法，减少了设计芯片的数量、减少系统开发周期，降低了功耗，可以通过改变程序或着外部输入来控制交通灯，经过调试，运行正常。此设计是基于硬件描述语言VHDL，借助CPLD器件完成的数字系统的设计，显示了可编程器件广阔前景，加之工艺的改进，可编程逻辑器件的集成度和速度将进一步提高，性能将进一步完善。

2021-5-7 10:42:00 评论举报马超