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根据EDA的多路口交通操控系统研究

文章中选用目前应用较广泛的VHDL硬件电路描述语言,实现对路口交通灯系统的控制器的硬件电路描述,在Altera公司的EDA软件平台MAX+PLUSⅡ环境下通过了编

1 软件开发环境介绍Max+plusⅡ规划流程

(1)规划输入:能够选用原理图输入、HDL言语描绘、EDIF网表输入及波形输入等几种办法。

(2)编译:先依据规划要求设定编译参数和编译战略,然后依据设定的参数和战略对规划项目进行网表提取、逻辑归纳和器材适配,并发生陈述文件、延时信息文件及编程文件,供剖析仿真和编程运用。

(3)仿真:包含功用仿真、时序仿真和守时剖析,能够运用软件的仿真功用来验证规划项目的逻辑功用是否正确。

(4)编程与验证:用通过仿真承认后的编程文件通过编程器将规划下载到实践芯片中,最终测验芯片在体系中的实践运转功用。

在规划进程中,假如呈现过错,则需从头回到规划输入阶段,改正过错或调整电路后重复上述进程。

2 智能交通灯的程序规划

2.1 智能交通灯体系规划方案

十字路口规划两组交通灯别离操控东西和南北两个方向的交通。当东西方向的红灯亮时,南北方向对应绿灯亮,过渡阶段黄灯亮。交通灯坚持变亮的时刻取决于键盘输入的操控键值。同理,当南北方向的红灯变亮时,东西方向的交通灯也遵从此逻辑。整体上由状况机完成操控,本规划中运用两个状况机别离操控东西和南北两个方向的交通。每个状况机中都设有4个状况别离对应红灯亮、绿灯亮、黄灯亮和呈现紧急状况时两个方向上的红灯一起变亮,中止倒计时的一起数码管上呈现闪耀。路口的繁忙程度是不一样的,白地利的交通比较繁忙,因而,红绿灯要改变快一些以便进步通过功率,削减交通拥堵。相反,夜晚交通稀少,就需求红绿灯改变慢,因而参加键盘操控程序来操控交通坚持变亮状况的持续时刻。

基准时钟通过火频器之后,得到需求的时钟频率。状况由操控器给出操控信号操控,输出各种灯亮时刻,在通过火位后在数码管里显现出来。灯亮时刻是由键盘输入模块给定的。

2.2 各个模块的程序规划及仿真

(1)状况机的程序规划及仿真。用两个状况机别离操控东西方向和南北方向上的交通。从键盘取得红、绿、黄灯的总时刻,红灯时刻占1/2,绿灯时刻占3/8,黄灯时刻占1/8。红灯状况为S0,绿灯状况为S1,黄灯状况为S2,紧急状况为S3。当计数器时刻为0时,由红灯状况跳转到绿灯状况,当计数器时刻抵达3/8时,由绿灯状况跳转到黄灯状况。当抵达一半时刻时,由黄灯状况跳转到红灯状况。当hold为1时,由恣意状况跳转到紧急状况。如图1所示。

图1 操控灯操控状况

(2)计数器的程序规划及仿真。计数器的主要功用是给状况机供给时刻比较值的输入,依据键盘输入值来决议计数值的巨细,程序的端口规划为:

其间ckock为由分频器得到的频率为1Hz的时钟信号,reset为复位清零信号,hold为紧急状况切换信号,当hold为高电平时,计数中止,keyin为键盘是键盘输入值,countnum为计数输出,即输出到状况机。

计数器在一直信号上升沿的驱动下开端计数,计数规模是由键盘输入值keyin给定。计数器在时钟信号clock上升沿开端计数,在reset效果下能够清零,当hold为高电平时,中止计数。当计数值和键盘输入值持平时计数器清零,从头计数。

(3)分位模块的程序规划及仿真。分位模块的主要功用是把计数器得到的时刻数据分位后,将时刻数据在数码管上显现出来。分位器的规模为0~99s。从程序能够看出,程序把0到99之间的整数分红那个整数的个位数字和十位数字,例如将87分位后,程序输出两个数值,即numa将输出8,为十位,numb将输出7,为个位。当输入一个两位数时,这个两位数据就会被分红十位和个位数值输出。此程序达到了规划要求的功用。

(4)分频模块的程序规划及仿真。分频模块是对体系基准时钟信号进行分频,得到其他模块需求的时钟信号,主要是由一个计数器来完成的。是运用计数器对体系时钟进行1024分频,分频得到占空比为50%的方波。CNT完成计数功用,CNT从0开端计数,当计数到511时,信号CLK1HZ翻转一次,这样就能够得到占空比为50%的方波。

(5)显现译码模块。显现译码模块的功用是将分位后的时刻数据进行七段译码,便于和七段数码管相连。在时钟信号的驱动下,进行动态译码,将输入的0~9整数型数据译成七段数码管对应的二进制代码。程序完成了规划要求,将输入的十进制数据转化为七段译码。在CLK每来一个上升沿,就对数据NUM进行七段译码,完成了动态译码。

2.3 顶层体系结构

各个功用模块现已完成,用MAX+PlusⅡ软件的原理图输入法,将一切生成模块按其功用连接起来,进行整体体系功用的测验。

体系时钟信号通过火频器之后,输入到计数器,计数器在时钟信号驱动下开端计数,令时钟信号为1Hz频率的信号,以便计数时刻为1s。计数器的计数规模是由键盘输入数据keyin来决议的。计数器将计数得到的数据输出给两个状况机,状况机依据计数器的计数值,完成各个状况之间的转化,在每个状况时,记载各种状况的坚持时刻,即各种灯被点亮的时刻,将时刻值输出到分位模块,分位后通过动态译码模块输出到七段数码管,一起将三种紧急状况标志信号输出到发光二极管。体系的功用仿真完成。

3 硬件环境和方针芯片的介绍

(1)GW48型EDA试验开发体系介绍。GW48试验体系是可重置的,有12种电路结构,本规划将选用NO.5电路结构。①一般内部逻辑规划模块。②RAM/ROM接口。③VGA视频接口。④PS/2键盘接口。⑤A/D转化接口。⑥D/A转化接口。⑦LM311接口。⑧单片机接口。⑨RS232通讯接口。

(2)引脚装备和下载验证。依据电路结构图,在引脚对照表中查办需求I/O对应引脚号,在MAX+PLUSⅡ中,进行管脚装备,装备完引脚后,在对顶层规划进行一次全编译,连接好硬件电路后即可下载就能够对方针芯片进行下载装备,再测验其功用。

了解VHDL硬件言语并娴熟的进行编程,体现出MAX+PLUSⅡ功用强大,直观快捷和操作灵敏文本输入规划办法,是使用最为广泛、最基本的规划办法。直接清楚的功用仿真和时序仿真,为不同的程序供给仿真需求。

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