基于VHDL的交通燈控制器設(shè)計(jì)方案、源程序與仿真分析介紹

應(yīng)用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)，大部分設(shè)計(jì)工作可在計(jì)算機(jī)上完成，從而縮短系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間，提高工作效率。下面介紹基于VHDL設(shè)計(jì)交通燈控制器的一種方案，并給出源程序和仿真結(jié)果。

1 系統(tǒng)功能與要求

交通燈控制器控制兩個(gè)主干道交叉路口的交通，路口車輛多，直行信號(hào)、左轉(zhuǎn)彎信號(hào)分開顯示，a，b兩個(gè)主干道的通行時(shí)間相等，其中指示直行的綠燈亮30 s，指示左轉(zhuǎn)彎的綠燈亮12 s，綠燈變至紅燈時(shí)，黃燈亮3 s，以便于車輛能停在停車線內(nèi)，紅燈信號(hào)的最后3 s相應(yīng)的黃燈也同時(shí)亮，以便提示駕駛?cè)藛T準(zhǔn)備起步。在兩個(gè)主干道路口都配備傳感器用來(lái)檢測(cè)有無(wú)車輛通行。當(dāng)兩個(gè)主干道都有車輛時(shí)，自動(dòng)處于主干道a綠燈，主干道b紅燈的狀態(tài)，然后輪流切換通行。當(dāng)主干道a無(wú)車輛時(shí)，自動(dòng)處于主干道b綠燈，主干道a紅燈的狀態(tài)；反之亦然，以提高通行效率。

2 設(shè)計(jì)與仿真

根據(jù)交通燈控制器的功能與要求，將其總體電路分為分頻器、信號(hào)控制器兩個(gè)模塊。外部脈沖振蕩器的頻率選為32 768 kHz，經(jīng)分頻器分頻得1 Hz的信號(hào)，1 Hz信號(hào)用做信號(hào)控制器的計(jì)數(shù)脈沖，用VHDL設(shè)計(jì)組成交通燈控制器的分頻器、信號(hào)控制器兩個(gè)模塊，在QuartusⅡ開發(fā)平臺(tái)上，分別編譯兩個(gè)模塊的VHDL程序，然后用原理圖輸入法形成圖1所示的總體框圖。

其中信號(hào)控制器的VHDL程序如下：

其中，Sa，Sb分別是a，b路口傳感器的信號(hào)，aR，aY，aG，aLR，aLY，aLG分別代表控制主干道a的直行紅燈、黃燈、綠燈，左轉(zhuǎn)彎紅燈、黃燈、綠燈的信號(hào)；bR，bY，bG，bLR，bLY，bLG分別代表控制主干道b的直行紅燈、黃燈、綠燈，左轉(zhuǎn)彎紅燈、黃燈、綠燈的信號(hào)；aPR，aPG，bPR，bPG是人行道信號(hào)，enl是使能信號(hào)。enl=0時(shí)a，b兩路口紅燈同時(shí)亮，便于處理特殊情況。用QuartusⅡ?qū)Τ绦蚓幾g、仿真，得到的仿真波形如圖2所示，經(jīng)程序下載、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)功能符合要求。

基于VHDL設(shè)計(jì)交通燈控制器，外圍電路少、功耗低、可靠性高，便于系統(tǒng)功能的修改，設(shè)計(jì)效率高。