【文章內(nèi)容簡介】 、綠燈所構(gòu)成的。對(duì)于南北方向上某一行車方向的信號(hào)燈輸出，本設(shè)計(jì)共設(shè)置了三組信號(hào)燈，其中兩組車輛信號(hào)燈，分為直行紅、黃、綠燈和左轉(zhuǎn)紅、黃、綠燈，另外一組是人行道上的紅綠燈。另一方行車方向上信號(hào)燈的設(shè)置與該方向完全相同；對(duì)于東西方向，由于其行車與南北方向?qū)ΨQ，所以其信號(hào)燈的設(shè)置也與南北向相同。信號(hào)燈輸出的I/： 信號(hào)燈輸出的I/O端口分配南北直行綠燈Y000東西直行綠燈Y010南北直行黃燈Y001東西直行黃燈Y011南北直行紅燈Y002東西直行紅燈Y012南北左轉(zhuǎn)綠燈Y003東西左轉(zhuǎn)紅燈Y013南北左轉(zhuǎn)黃燈Y004東西左轉(zhuǎn)綠燈Y014南北左轉(zhuǎn)紅燈Y005東西左轉(zhuǎn)黃燈Y015南北人行綠燈Y006東西人行綠燈Y016南北人行紅燈Y007東西人行紅燈Y017本設(shè)計(jì)中四個(gè)方向數(shù)碼管共設(shè)置了四組，南北方向和東西方向各兩組，每一方向的兩組數(shù)碼管顯示均相同。對(duì)于某一組數(shù)碼管，又分為了個(gè)位數(shù)字顯示和十位顯示，所以本設(shè)計(jì)當(dāng)中的四組數(shù)碼管共占用28點(diǎn)輸出。數(shù)碼管輸出的I/： 數(shù)碼管輸出的I/O端口分配南北組數(shù)碼管個(gè)位aY020東西組數(shù)碼管個(gè)位aY040bY021bY041cY022cY042dY023dY043eY024eY044fY025fY045gY026gY046南北組數(shù)碼管十位aY030東西組數(shù)碼管十位aY050bY031bY051cY032cY052dY033dY053eY034eY054fY035fY055gY036gY056 程序梯形圖本設(shè)計(jì)的梯形圖設(shè)計(jì)力求簡單、高效，在完成設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，盡量簡化系統(tǒng)，充分利用系統(tǒng)資源。在南北直行方向，當(dāng)開始按鈕啟動(dòng)后，首先啟動(dòng)直行綠燈輸出，并設(shè)置定時(shí)器T0在35s后動(dòng)作，接通直行黃燈，斷開直行綠燈的通路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T1。5s后T1動(dòng)作，接通直行紅燈，斷開直行黃燈通路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T2。：對(duì)于南北左轉(zhuǎn)方向，當(dāng)開始按鈕啟動(dòng)后，在直行黃燈啟動(dòng)5s后左轉(zhuǎn)綠燈啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T3。15s后啟動(dòng)左轉(zhuǎn)黃燈并斷開左轉(zhuǎn)綠燈通路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T4。5s后斷開自身通路。對(duì)于左轉(zhuǎn)紅燈，本設(shè)計(jì)采用左轉(zhuǎn)紅燈通路上串入左轉(zhuǎn)綠燈和左轉(zhuǎn)黃燈的常閉開關(guān)控制的方法，既可以簡單地對(duì)左轉(zhuǎn)紅燈進(jìn)行控制，同時(shí)還保證了紅燈和綠燈不會(huì)同時(shí)亮，提高了系統(tǒng)安全性。對(duì)于無線強(qiáng)通控制，當(dāng)強(qiáng)通開關(guān)X002按下后，通過X002的常開及常閉開關(guān)強(qiáng)行接通直行方向綠燈，同時(shí)強(qiáng)行斷開其它方向通路。對(duì)于人行道信號(hào)燈，本設(shè)計(jì)能過采用直行及左轉(zhuǎn)紅、黃、綠燈的常開及常閉開關(guān)直接控制其紅燈和綠燈的通路，也大大簡化了系統(tǒng)，符合設(shè)計(jì)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等要求。 南北方向程序梯形圖（a） 續(xù)圖（b） (b) 續(xù)圖（c）(c)東西方向的梯形圖構(gòu)成與南北方向相同，但啟動(dòng)次序不同，本文不加以詳細(xì)論述。： 南北方向程序梯形圖(a) 續(xù)圖（b） (b) 信號(hào)燈的PLC外部連線圖信號(hào)燈的PLC外部連線較為簡便，信號(hào)燈輸出一端直接接PLC的輸出端，另一端在并上一個(gè)24V的直流電源后接入PLC的接地端COM1。： 信號(hào)燈的PLC外部連線圖 倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管的設(shè)計(jì)在實(shí)際的交通控制中，僅有信號(hào)燈是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要系統(tǒng)將各個(gè)時(shí)序階段的具體運(yùn)行時(shí)間顯示出來。本節(jié)將就如何實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示及數(shù)碼管的外部接線作詳細(xì)介紹。本設(shè)計(jì)中四個(gè)方向數(shù)碼管共設(shè)置了四組，南北方向和東西方向各兩組，每一方向的兩組數(shù)碼管顯示均相同。對(duì)于某一組數(shù)碼管，又分為了個(gè)位數(shù)字顯示和十位顯示，對(duì)于該組數(shù)碼管，又分別顯示直行、左轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)燈切換之間的時(shí)間。該段程序的設(shè)計(jì)，主要是通過D0D4數(shù)據(jù)寄存器來實(shí)現(xiàn)。開始時(shí)，南北直行綠、南北直行黃、南北直行紅、東西直行綠、東西直行黃、東西直行紅分別在其電路接通時(shí)發(fā)送給顯示電路一個(gè)脈沖信號(hào)，同時(shí)中間繼電器M8013每隔1s發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)。當(dāng)顯示電路收到信號(hào)后首先將D0清零， 并且每秒加1，然后用要顯示的數(shù)依次減去D0中的數(shù)字并發(fā)送到寄存器D1；將D1中的數(shù)字分別取個(gè)位和十位發(fā)送到寄存器D2和D4，最后用SEGD命令將D2和D4中的數(shù)字顯示到數(shù)碼管上。： 南北方向程序梯形圖(a) 續(xù)圖（b） (b) ： 東西方向程序梯形圖(a) 續(xù)圖（b） (b) 數(shù)碼管的PLC外部連線圖對(duì)于數(shù)碼管的連線，南北向、東西向的兩組數(shù)碼管的各接頭依次接在PLC輸出端的Y020Y056口上，另一端再并上一個(gè)24V的直流電源后接入PLC的接地端COM1，： 數(shù)碼管的PLC外部連線 本章小結(jié)本章研究了信號(hào)燈的具體配置、時(shí)序要求、端口分配、梯形圖程序的設(shè)計(jì)以及PLC外部連線；對(duì)于數(shù)碼管顯示，主要研究了數(shù)碼管的顯示原理、控制程序和外部連線等問題，己完成了交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大部分。對(duì)于系統(tǒng)的仿真。第四章 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)交通系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)就是要提高通行能力，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，開展智能化運(yùn)輸和環(huán)保專項(xiàng)技術(shù)的研究，并且要做到以人為本，重點(diǎn)開展交通安全技術(shù)的研究，在這個(gè)過程中要確定經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)，促進(jìn)新材料的廣泛應(yīng)用和開發(fā)。 選擇VHDL硬件描述語言設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)首先，簡單地介紹一下什么是VHDL硬件描述語言。VHDL的英文全稱是VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit）Hardware Description Language。是EDA設(shè)計(jì)中使用最多的語言之一，它具有很強(qiáng)的電路描述和建模能力，能從多個(gè)層次對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描述，從而大大地簡化了硬件設(shè)計(jì)任務(wù)，提高了設(shè)計(jì)效率和可靠性。其次，這次設(shè)計(jì)選用VHDL硬件描述語言的優(yōu)勢(shì)就在于傳統(tǒng)的用原理圖設(shè)計(jì)電路的方法具有直觀形象的優(yōu)點(diǎn)，但如果所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的規(guī)模比較大，或者設(shè)計(jì)軟件不能提供設(shè)計(jì)者所需的庫單元時(shí)，這種方法就顯得很受限制了。而且用原理圖表示的設(shè)計(jì)，通用性、可移植性也比較弱，所以在現(xiàn)代的設(shè)計(jì)中，越來越多地采用了基于硬件描述語言的設(shè)計(jì)方式。利用硬件描述語言來設(shè)計(jì)電路，使探測(cè)各種設(shè)計(jì)方案變成一件很容易的事，因?yàn)橹恍枰獙?duì)描述語言進(jìn)行修改，這比更改電路原理圖要容易實(shí)現(xiàn)得多。 紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)功能描述在交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)中，外部硬件電路方面主要包括：兩組紅綠燈、兩組LED顯示器（見圖1）。軟件方面包括：（1）電路合成模塊的概念：將交通燈信號(hào)系統(tǒng)劃分成若干個(gè)小電路，編寫每一個(gè)模塊的VHDL程序代碼，并將各個(gè)小電路相連接。這樣可以增加程序的調(diào)試速度，同時(shí)也能夠?qū)⒐ぷ骷?xì)分，以提高編程速度（見圖圖3）。（2）參數(shù)化的概念：針對(duì)不同時(shí)段的交通流量，可以調(diào)整紅綠燈電路（增加或者減少電路的計(jì)數(shù)時(shí)間），以增加程序的靈活性。 圖1 十字路口示意圖時(shí)鐘發(fā)生電路紅綠燈信號(hào)控制電路倒計(jì)時(shí)控制電路計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路 東西及南北方向信號(hào)燈時(shí)鐘輸入端 系統(tǒng)復(fù)位端 東西及南北方向倒計(jì)時(shí) 圖2 交通信號(hào)燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由交通信號(hào)燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(見圖2)可知，該系統(tǒng)由4個(gè)子電路組成。其中包括：(1) 時(shí)鐘發(fā)生電路；(2) 計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路；(3) 倒計(jì)時(shí)控制電路；(4) 紅綠燈信號(hào)控制電路。 圖3 交通信號(hào)燈系統(tǒng)模塊圖由圖3可以看出系統(tǒng)大體的工作程序是：首先由時(shí)鐘發(fā)生電路產(chǎn)生穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，為下面三個(gè)子電路提供同步工作信號(hào)。接收到時(shí)鐘信號(hào)的紅綠燈信號(hào)控制電路開始工作，并將產(chǎn)生的重新計(jì)數(shù)的輸出使能控制信號(hào)發(fā)送給計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路和倒計(jì)時(shí)控制電路，同時(shí)還會(huì)將目前電路產(chǎn)生的狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給前者。接收到重新計(jì)數(shù)的信號(hào)后計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路就會(huì)負(fù)責(zé)產(chǎn)生計(jì)數(shù)器所需要的計(jì)數(shù)值，并將這一數(shù)值發(fā)送給倒計(jì)時(shí)控制電路，由它利用發(fā)光二極管顯示倒計(jì)時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)完畢，倒計(jì)時(shí)控制器就會(huì)負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)送給紅綠燈信號(hào)控制電路進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，之后循環(huán)這一過程。 紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)的VHDL模塊 時(shí)鐘脈沖發(fā)生電路在紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)中，大多數(shù)的情況是通過自動(dòng)控制的方式指揮交通的。因此，為了避免意外事件的發(fā)生，電路必須給出一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘（clock）才能讓系統(tǒng)正常的工作。因此，hld1時(shí)鐘發(fā)生電路（見圖4）最主要的功能就是產(chǎn)生一些穩(wěn)定的輸出信號(hào)，并將其用做后面幾個(gè)電路的使能控制與同步信號(hào)。 圖4 時(shí)鐘發(fā)生電路模塊圖系統(tǒng)輸入信號(hào)：clk：由外部信號(hào)發(fā)生器提供1kHZ的時(shí)鐘信