传统的交通信号灯操控电路的规划是依据中、小规模集成电路，电路元件多、焊接杂乱、毛病率高、可靠性低，而且操控体系的功用扩展及调试都需求硬件电路的支撑，为日常保护和办理增加了难度。现在许多城市的交通信号灯仍是使用传统的电路规划，一旦交通信号灯呈现毛病，不能及时修理和处理，势必会构成路途的交通紊乱。经过技能的改善，选用依据EDA技能的交通信号灯操控电路弥补了传统规划中的缺陷，经过VHDL言语编写体系操控程序，使用软件操控整个体系的硬件电路，还能够使用EDA集成开发环境对交通信号灯的规划进行仿真，验证规划成果是否完成。改善后的交通信号灯电路组成元器件少，可靠性高，操作简略，完成可扩展功用。
1 交通信号灯操控电路
1.1 交通信号灯作业原理
依据FPGA的交通信号灯操控电路首要用于甲乙两条车道集合点构成的十字穿插路口，甲乙两车道各有一组红、黄、绿灯和倒计时显现器，用以指挥车辆和行人有序的通行。两组红绿灯别离对两个方向上的交通运转状况进行办理，红灯亮表明该路途制止通行，黄灯表明泊车，绿灯表明能够通行;倒计时显现器是用来显现答应通行或制止通行的时刻，以倒计时方法显现交通灯闪亮持续时刻。为每个灯的闪亮状况设置一个初始值，指示灯状况改动后，开端依照初始值倒计时，倒计时归零后，灯的状况将会改动至下一个状况。交通灯两车道的指示灯闪亮状况是相关的，每个方向的灯闪亮状况影响着另一个方向的指示灯闪亮状况，这样才干够和谐两个方向的车流。甲乙两车道交通灯作业状况如表1所示，其间“1”代表点亮，“0”代表平息。
当甲车道绿灯亮时，乙车道对应红灯亮，由绿灯转化红灯的过渡阶段黄灯亮。同理，乙车道绿灯亮时，甲车道的交通灯也遵从此规矩。当呈现特别情况时，各方向均亮红灯，倒计时中止，特别运转状况完毕后，操控器康复本来状况，持续运转。
1.2 交通信号灯电路结构
依据穿插路口交通灯作业原理，图1为交通信号灯操控电路的原理图。该电路包含了1个FPGA芯片，2个七段LED数码显现管，6个发光二极管别离表明甲乙两车道上指示灯，以及一个紧迫按钮。FPGA芯片选用EP1C12Q240C8，作为体系全体操控部分;使用外接发光二极管模仿交通信号灯的红、黄、绿，操控甲乙两车道车辆运转状况;2个数码管显现交通信号灯闪亮持续时刻，并选用动态扫描方法。
2 交通信号灯操控电路的VHDL规划与仿真
十字穿插路口的交通灯指挥行人和车辆的安全运转，在甲、乙车道的穿插路口规划一个交通操控，依据“红灯停，绿灯行，黄灯等候”的交通规矩，完成如下功用：
1)甲车道和乙车道的车辆替换运转，每次通行时刻设为30 s;
2)每次黄灯先亮5 s，才干改换运转车道;
3)黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次;
4)信号灯点亮时刻可预置;
5)特别情况下可经过开关独自操控，显现器中止计时并闪耀显现。
经过对电路完成功用剖析，整个体系首要由分频模块、状况操控模块、译码模块以及显现电路构成。如图2所示，其间clk为体系外加时钟信号，jin为特别状况制止通行信号。
2.1 分频模块
分频模块首要是把基准时钟信号转化为鼓励信号，因为体系的外接时钟信号设为1 kHz，而体系计时所需时钟信号为1 Hz，因而首要经过分频器把外部高频率的时钟信号转化为内部需求的鼓励信号，驱动状况操控模块作业。所谓分频器实际上便是一个计数器，计数器对1 kHz信号进行计数，每逢999时输出一个脉冲信号，然后得到1 Hz时钟信号，其仿真波形如图3所示。
2.2 状况操控模块
状况操控模块是本体系的中心模块，它的效果是依据计时赋值标志位和时钟信号，判别、调整和操控体系的作业状况，供给恰当的指示灯操控信号。其间对应输出的作业状况有4种，别离是st1、st2、st3和st4。操控甲、乙车道的红、黄、绿灯的信号别离用ra、ya、ga和rb、yb、gb表明，其值为‘1’表明灯亮，为‘0’表明灯灭。
状况操控模块在脉冲信号效果下别离对甲乙车道的计数进行减1计数，并监测计数器的计数值，当计数器到临界计数值时，鄙人一秒脉冲为计数器装载新的计数初值，一起改动车道的指示灯状况。当呈现特别情况时，操控按键输入制止通行信号，即jin为‘1’，计数器暂停计数，各方向车辆都处于制止运转状况。各状况及特别情况指示灯作业仿真波形如图4所示。
当作业状况为st1时ra=‘0’、ya=‘0’、ga=‘1’，即甲车道绿灯亮;rb=‘1’、yb=‘0’、gb=‘0’，即乙车道红灯亮;此刻计数器qh=3，ql=0，即30s。当作业状况为st2时ra=‘0’、ya=‘1’、ga=‘0’，即甲车道黄灯亮;rb=‘0’、yb=‘1’、gb=‘0’，即乙车道黄灯亮;此刻计数器qh=0，ql=5，即5s。同理，当作业状况处于st3时，甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮，计数器置初值30;当作业状况处于st4时，甲乙车道都点亮黄灯，计数器置初值5。在特别情况jin=‘1’时，ra=‘1’，rb=‘1’，此刻甲乙车道红灯都点亮，制止各方向车辆通行，一起计数器中止计数。
2.3 译码模块
译码模块的效果是依据依据状况操控模块中设置的计时初值显现交通灯的闪亮持续时刻，并将灯亮时刻以倒计时的方式显现出来。行将状况操控模块中计数器计数位各数值进行译码，输出译码信号，驱动七段数码管，由数码管显现器显现当时计数值。当显现黄灯点亮持续时刻和特别情况时数码管显现器完成闪耀显现功用。
译码模块依据七段数码管显现操控规矩，将状况操控模块计数器中数值按规矩输入译码信号，驱动数码管各操控端。其间数码管各显现操控信号与数值显现联系如表2所示。
译码模块仿真波形如图5。其间one寄存计数器个位数值，ten寄存计数器十位数值，seg7_1，seg7_2别离代表个位和十位数码管显现操控信号。依据计数器寄存数值，seg7_ 1，seg7_2别离输出对应操控信号，以便驱动数码管显现对应数值，例如：当one=6时seg7_1输出“1011111”信号驱动数码管显现数字6;当ten=0时seg7_2输出“1111110”信号驱动数码管显现数字0。
2.4 交通信号灯全体电路仿真剖析
交通信号灯操控电路仿真波形如图6所示。
体系输入的基准时钟脉冲Clk=1 kHz，经过分频后得到体系电路需求的时钟鼓励信号1 Hz。当作业状况stx=st1时，甲车道绿灯信号ga=‘1’，乙车道红灯信号rb=‘1’，而且计数器置入初始值30(qh=3，ql=0)，数码管开端倒计时显现时刻，此刻甲车道绿灯亮，答应车辆通行30s，乙车道红灯亮，制止车辆通行;当作业状况stx=st2时，甲车道黄灯信号ya=‘1’，乙车道黄灯信号yb=‘1’，而且计数器置入初始值5(qh=0，ql=5)，数码管开端倒计时闪耀显现时刻，此刻甲乙两车道黄灯亮，两车道车辆运转状况进入转化阶段;当作业状况stx=st3时，甲车道红灯信号ra=‘1’，乙车道绿灯信号gb=‘1’，而且计数器置入初始值30，数码管开端倒计时显现时刻，此刻甲车道红灯亮，制止车辆通行，乙车道绿灯亮，答应车辆通行30s;当作业状况stx=st4时好像作业状况st2。
如图中所示，在正常运转时呈现特别情况时，发动特别操控开关，使制止通行信号jin=‘1’，此刻ra=‘1’，rb=‘1’，甲乙两车道都亮红灯，制止各方向车辆运转，此刻数码管中止计时并闪耀显现，当特别状况完毕后，康复正常运转，数码管持续计时显现。
3 完毕语
依据EDA技能的交通信号灯操控电路规划改动了依据单片机的传统交通灯不稳定和不利于扩展的缺陷，突破了单片机的种种约束。经过VHDL言语编程，对交通信号灯操控电路做了改善：增加了指示灯倒计时和闪耀提示功用，以便让司机操控过穿插路口的车速，使交通愈加安全有序;增加了全红灯的特别状况，确保了紧迫情况下公务车能顺畅通行。
