隨著我國汽車數(shù)量越來越多，現(xiàn)階段的交通燈模式采用的是定時控制，由于車流量是隨時變化的。當(dāng)此時沒有車通過，而相對的車要等到此方向的綠燈結(jié)束顯示紅燈才能通過，在時間和空間方面的應(yīng)變性能較差，這樣不僅浪費了時間，還使得相對方向的車輛造成“堵車”現(xiàn)象。要想解決城市的“大堵車”現(xiàn)象，改善原有的交通燈控制系統(tǒng)是很有必要的。

因此本文在EDA技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用FPGA的相關(guān)知識設(shè)計了交通燈控制系統(tǒng)，可以根據(jù)實際情況對燈亮?xí)r間進行自由調(diào)整，整個設(shè)計系統(tǒng)通過Max+PlusⅡ軟件進行了模擬仿真，并下載到FPGA器件中進行硬件的調(diào)試，驗證了設(shè)計的交通信號燈控制電路完全可以實現(xiàn)預(yù)定的功能，具有一定的實用性。

1、系統(tǒng)設(shè)計要求

所設(shè)計的交通信號燈控制電路，主要適用于在兩條干道匯合點形成的十字交叉路口，路口設(shè)計兩組紅綠燈分別對兩個方向上的交通運行狀態(tài)進行管理。交通燈的持續(xù)閃亮?xí)r間由鍵盤輸入控制。燈亮?xí)r序如圖1所示，當(dāng)B方向的紅燈亮?xí)r，A方向?qū)?yīng)綠燈亮，由綠燈轉(zhuǎn)換成紅燈的過渡階段黃燈亮，即B方向紅燈亮的時間等于A方向綠燈和黃燈亮的時間之和。同理，當(dāng)A方向的紅燈變亮?xí)r，B方向的交通燈也遵循此規(guī)則。各干道上安裝有數(shù)碼管，以倒計時的形式顯示本道各信號燈閃亮的時間。當(dāng)出現(xiàn)特殊情況時，各方向上均亮紅燈，倒計時停止。特殊運行狀態(tài)結(jié)束后，控制器恢復(fù)原來的狀態(tài)，繼續(xù)運行。

圖1 ? 交 通燈閃亮?xí)r序圖

2、系統(tǒng)整體設(shè)計

整個系統(tǒng)設(shè)計如圖2所示，該系統(tǒng)主要由計數(shù)模塊、控制模塊、分頻模塊、分位模塊以及顯示電路構(gòu)成。其中分頻模塊主要將系統(tǒng)輸入的基準(zhǔn)時鐘信號轉(zhuǎn)換為1Hz的激勵信號，驅(qū)動計數(shù)模塊和控制模塊工作。控制模塊根據(jù)計數(shù)器的計數(shù)情況對交通燈的亮滅及持續(xù)時間進行控制，并通過分位電路將燈亮?xí)r間以倒計時的形式通過數(shù)碼管顯示出來。圖中Reset是復(fù)位信號，高電平有效，可以實現(xiàn)對計數(shù)器的異步清零。Hold為保持信號，當(dāng)Hold為“1”，計數(shù)器暫停計數(shù)，表示出現(xiàn)特殊情況，各方向車輛都處于禁行狀態(tài)。

圖2交通燈控制系統(tǒng)模塊圖

3、主要功能模塊設(shè)計及仿真

3.1、計數(shù)模塊設(shè)計

計數(shù)模塊主要實現(xiàn)累加循環(huán)計數(shù)，計數(shù)的最大值由鍵盤輸入控制，輸出的計數(shù)值為控制模塊的燈控提供參考，計數(shù)器的主程序設(shè)計如下：

計數(shù)模塊的仿真如圖3所示，從圖中可以看出，在時鐘的驅(qū)動下，計數(shù)值不斷自加，當(dāng)計數(shù)值countnum等于鍵盤輸入值32（key=32）時，計數(shù)返回到0，開始下一輪計數(shù)。當(dāng)Hold檢測到特殊情況時置`1‘，使計數(shù)器暫停計數(shù)。

圖3計數(shù)模塊仿真圖