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EDA的交通燈控制系統設計

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實現路口 交通燈 系統的 控制 方法很多,可以用標準邏輯器件、可編程式控制器PLC、微控制器等方案來實現。但是這些控制方法的功能修改及除錯都需要硬體電路的支援,在一定程度上增加了功能修改及系統除錯的困難。因此,在設計中採用EDA技術,應用目前廣泛應用的VHDL硬體電路描述語言,實現交通燈系統控制器的設計,利用MAXPLUSⅡ整合開發環境進行綜合、模擬,並下載到CPLD可程式設計邏輯器件中,完成系統的控制作用。

EDA的交通燈控制系統設計

  交通燈系統控制器設計要求

路口交通燈控制系統與其他控制系統一樣,劃分為控制器和受
控電路兩部分。控制器使整個系統按設定的工作方式交替指揮車輛及行人的通行,並接收受控部分的反饋訊號,決定其狀態轉換方向及輸出訊號,控制整個系統的工作過程。按照路口交通執行的實際情況,在本系統中,設定系統的工作情況如下。

路口交通燈控制系統的.東西路有交通燈R(紅)、Y(黃)、G(綠);東西人行安全通道燈:RXR(紅)、RXG(綠)。南北路有交通燈:r1(紅)、y1(黃)、g1(綠);南北人行安全通道燈:rxr1(紅)、rxg1(綠),所有燈均為高電平點亮。設定15s的通行時間和5s轉換時間的變模定時電路,由預置輸入整數cnt決定是模15還是模5,輸入邏輯cx是用來決定計數到4時清零還是到14時清零。Clk是外部提供的基準秒脈衝訊號。x0、x1、x2、x3是由控制器輸出的表示計數時間的四位二進位制數。圖1是該系統控制器的符號框圖。

  控制器的ASM圖

根據系統設計要求,得到控制器的ASM圖,如圖2所示。在這裡,所有輸入訊號均為高電平有效。該ASM圖反映了交通燈系統的不同狀態的轉換過程及持續時間。

  控制器的VHDL程式設計

根據所分析的系統的ASM圖,結合系統的設計要求,用VHDL語言對各個模組進行程式設計,最後形成頂層檔案,在MAX+PLUSⅡ環境下進行編譯與模擬,檢查所程式設計序是否執行正確。如果出現錯誤,需要進行修改,直到完全通過為止。需要說明的是,在進行程式編譯時,要先從底層程式開始,所有底層程式都正確後,才能開始頂層程式的編譯。這是因為頂層程式是對底層程式的概括,它是把底層程式各個模組連線起來,就相當於把每個模組的功能匯聚到一起,實現整個系統的控制功能,所以底層程式的正確與否,關係到頂層程式的執行結果。