【正文】 器，其中 P4 產(chǎn)生允許十位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的控制信號(hào) (en)。進(jìn)程 P6 實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制信號(hào) (load)，進(jìn)程 P7 產(chǎn)生次態(tài)信號(hào) (next_state)和信號(hào)燈輸出信號(hào) (FRFY FG FR FY2 和 FG2)，以及每一個(gè)狀態(tài)的時(shí)間值 (即計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù) )和下一個(gè)狀態(tài)。 程序設(shè)計(jì)分析 基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) 19 圖 程序流程圖 上圖就是 本次設(shè)計(jì)的程序流程圖 程序分析與仿真 一個(gè)完整的 VHDL 語言程序通常包括實(shí)體（ Entity）、構(gòu)造體、配置、包集合（ Package）和庫(kù)（ Library） 5 個(gè)部分組成。下面結(jié)合實(shí)際的程序來加以說明。 首先是更燈函數(shù)的轉(zhuǎn)換如下圖 所示 when ew_yellow0 = ew_state=ew_turnl。 ew_secondH:=2。 ew_secondL:=0。 下一狀態(tài)的左轉(zhuǎn)燈 when ew_turnl =ew_state=ew_yellow1。 ew_secondH:=0。 ew_secondL:=5。 下一狀態(tài)的黃燈 基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) 20 when ew_yellow1 =ew_state=ew_red。 ew_secondH:=8。 ew_secondL:=0。 下一狀態(tài)的紅燈 when others = ew_state=ew_red。 ew_secondH:=8。 ew_secondL:=0。 下一狀態(tài)的紅燈 case t is – 顯示時(shí)間 when 0 = L=000。 dled=display(ew_secondH)。 when 1 = L=001。 dled=display(ew_secondL)。 when 2 = L=010。 dled=X00。 when 3 = L=011。 dled=X00。 when 4 = L=100。 dled=X00。 when 5 = L=101。 dled=X00。 when 6 = L=110。 dled=display(sn_secondH)。 when 7 = L=111。 dled=display(sn_secondL)。 end case。 end if。 end process。 end control。 關(guān)于各種 信號(hào)依次是： clk：系統(tǒng)輸入時(shí)鐘 50MHz rst_n:系統(tǒng)異步復(fù)位信號(hào) LEDDX:東西向的 LED 紅綠燈 rledDX:東西向的人行道紅燈 LEDNB:南北向的 LED 紅綠燈 rledNB:南北向的人行道紅燈 SGMDX:東西向的數(shù)碼管段選 SGMNB:南北向的數(shù)碼管段選 SWDX:東西向的數(shù)碼管位選 SWNB:南北向的數(shù)碼管位選 仿真圖如下圖 所示 基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) 21 圖 信號(hào)仿真圖 **產(chǎn)生計(jì)時(shí)信號(hào) 2 */ always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin scountb=39。d2。 tb=39。d0。 end else if(start_countb==139。b1) begin if(tb=50000000) begin tb=39。d0。 if(scountb39。d0) scountb=scountb39。d1。 else scountb=39。d0。 end else 基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) 22 tb=tb+39。d1。 end else scountb=timesb。 end 基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) 23 4 實(shí)物模型展示 實(shí)物模型介紹 圖 交通燈 模型圖 如圖 所示，這就是本文設(shè)計(jì)的一個(gè)智能交通等的大致模型，從圖上可以看出， 每一個(gè)路口有三個(gè)指示和兩個(gè) 行人 指示燈。 考慮到實(shí)驗(yàn)室所用的 FPGA 器件 EP2C5T144 最小系統(tǒng) 板 上的數(shù)碼管 數(shù)量比較少 以及 LED 邏輯狀態(tài) 的 指示管數(shù)量 相對(duì)比較 有 少 ， 因此， 本論文設(shè)計(jì)的十字路口交通燈控制器不具有左拐彎功能 ,僅實(shí)現(xiàn)主、支干道紅、黃、綠燈、倒 計(jì)時(shí)數(shù)的顯示，初始化設(shè)置以及特殊狀態(tài)控制功基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) 24 能 。 實(shí)現(xiàn)紅黃綠燈的 智能控制和管理系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用 是 目前現(xiàn)代城市構(gòu)建智能交通 指揮疏導(dǎo)系統(tǒng)的重要研究課題 。 通過對(duì)上面模型圖的分析 ， 可以明白本設(shè)計(jì)，是介紹的一種基于 FPGA 的十字路口智能交通燈控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)分別由四組紅、黃、綠燈以及四組紅綠燈組成，其中四組的紅黃綠燈是指揮十字路口車輛的，四組紅綠燈是指揮行人的。 另外由 VHDL 語言 在相關(guān)開發(fā)系統(tǒng)板上對(duì)所以燈的開關(guān)進(jìn)行系統(tǒng)合理的控制 ， 使得所有顏色的燈按照一定規(guī)律循環(huán)亮和滅。 實(shí)物模型演示方法 該模擬平臺(tái)只要給其 通上電 源后 ， 系統(tǒng)開發(fā)板會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)在一個(gè)計(jì)算周期內(nèi) ， 該交通控制指揮系統(tǒng)有四種運(yùn)行模式 ， 包括 S0、 SS S3 四個(gè)不同的狀態(tài) 。 四種狀態(tài)的 運(yùn)行 模式 為 S0→ S1→ S2→S3,S3 結(jié)束后 ，返回到 S0 狀態(tài)，整個(gè) 運(yùn)行 周期 連續(xù)為 60s。 R 表示信號(hào)的重置 ， 相關(guān)設(shè)置重置后系統(tǒng)開始自動(dòng)按原來規(guī)律進(jìn)行循環(huán) 。 SPC是一種緊急的控制信號(hào)，一旦該信號(hào)電平置高后系統(tǒng)自動(dòng)切換至 S6狀態(tài) ， 該狀態(tài)解除后 ， 系統(tǒng)將被初始化，自動(dòng)變?yōu)?S0。 WE 和 SN 是兩組控制不同方向左轉(zhuǎn)的控制信號(hào) 。 當(dāng)直行方向允許通車后 ， WE 將被置高 ， 系統(tǒng)被切換值 S4 模式 ， 同樣 S4 狀態(tài) 解除 后 ， 系統(tǒng) 切換至S1 模式 。 當(dāng)直行方向禁止通車后 ， SN 將被置高 ，此時(shí)系統(tǒng) 將會(huì)變成S5 狀態(tài)， S5 狀態(tài) 解除 后 ， 系統(tǒng) 立刻變成 S3 狀態(tài)， 又以此循環(huán)下去 。 每一組紅綠燈的狀態(tài)指示方式如下 ： S0: 直行道路點(diǎn)亮綠的，另一直行道路顯示紅燈 。 也就是說此時(shí)一條直行道路可以通車，另一條直行道路將被禁止通車，整個(gè)狀態(tài)維持 60s。 S1 狀態(tài) : 一條直行道路 亮 黃燈 、 另一條亮紅燈 。 這個(gè)時(shí)候第一條直行道路即將禁止通行，另一側(cè)的直行通道任然禁止通車，這個(gè)狀態(tài)將維持 5S。 效果展示 如下圖所示，這就是硬件運(yùn)行后的效果圖， 基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) 25 圖 效果圖 1 基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) 26 總結(jié) 利用網(wǎng)絡(luò)和圖書館的有效資源， 并且參考閱讀了很多的資料，并進(jìn)行仔細(xì)分析和研究 ， 充分驗(yàn)證后作出了相關(guān)的設(shè)計(jì)思路 ； 最后按照該方案 ， 通過向同學(xué)老師請(qǐng)教 ， 最終完成了這個(gè)課題任務(wù) 。 本設(shè)計(jì) 是通過 利用 VHDL 語言 進(jìn)行 程序設(shè)計(jì)的 ，以芯片 EP2C5T144 的 FPGA試驗(yàn)箱為 開發(fā)平臺(tái) ， 通過簡(jiǎn)單的外圍電路 ，以雙色 LED 的變換 過程， 模擬 交通十字路口 交通燈的紅綠兩個(gè)信號(hào)燈的變化，本設(shè)計(jì)綜合分析 了多種通行 情況的可能 ，加入了 比較了 人性化的聲音 和時(shí)間 提示功能。因?yàn)橛布酒?I/O 口數(shù)量 實(shí)在無法滿足相關(guān)需求 ，在 硬件測(cè)試過程中不得不刪除了 一部分軟件 調(diào)試 中的功能， 比如 由三行道改為了雙行道 ， 但是這并不意味著該系統(tǒng)功能在軟件仿真上不能實(shí)現(xiàn) 。 同時(shí)，我深深體會(huì)到了通過 FPGA 在 設(shè)計(jì)數(shù)字電路 方面，具有操作 方便、 設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)，這讓我相信未來數(shù)字電路的應(yīng)用必將更加廣泛。另外，我 深深的感覺到 ： 從事研發(fā)和設(shè)計(jì)的相關(guān)工作 ， 必須 要保持 勤奮、踏實(shí)、 認(rèn)真、不放棄 的 學(xué)習(xí) 態(tài)度， 堅(jiān)持這種態(tài)度才能讓自己的學(xué)習(xí)和工作做得更好 。讓我認(rèn)識(shí)自己能力，找準(zhǔn)自己的不足點(diǎn)，加強(qiáng)相關(guān)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和認(rèn)知。 更重要的是，這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了如何面對(duì) 艱難 、如何別人合作和 交流、如何獨(dú)立思考和應(yīng)對(duì)不確定問題。讓我深刻了解到，成功之初的艱辛，只有認(rèn)真找到問題的實(shí)質(zhì)，真正理解到問題的根本后，才能夠有更有效的 找到解決問題的方法。 最后敬請(qǐng)各位專家、老師和同學(xué)對(duì)論文 的不足和謬誤之處 提出寶貴的指導(dǎo)意見和建議 ，謝謝 。基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) 27