基于CPD的智能交通灯控制系统.doc

滨江学院 单片机原理及应用系统设计 题 目 院 系 电子工程 专 业 通信工程 学生姓名 学 号 指导教师 二0 一三 年 六 月 五日 基于CPLD的智能交通灯控制系统 摘 要：本系统的设计采用ALTERA公司推出的MAX II系列的EPM240TC100C5芯片作为控制核心。选用目前广泛应用的VHDL硬件描述语言实现各模块的描述，在QuartusⅡ集成软件平台下通过编译、软件仿真，并在线下载到EPM240TC100C5芯片上进行硬件仿真验证。此系统在设计中充分体现了自顶向下的设计思想和模块化的设计方法，将交通灯控制系统划分成以下模块：分频模块、特殊状态模块、控制模块A、控制模块B、动态显示译码模块，并配合适当的外围电路完成系统设计。该设计可靠性高、体积小、功耗低，体现了EDA技术在数字电路设计中的优越性。 关键词：EPM240TC100C5；VHDL；QuartusII;交通控制系统 The system of intelligent traffic controller Based on CPLD Li Xiaoliang ,Wang Dongbo ,Cheng Haiyang Abstract：T 一、基础介绍 随着社会经济的发展，城市机动车量的不断增加，许多城市出现了交通超负荷运行的情况，城市交通问题越来越引起人们的关注。出行交通的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。因此，缓解主干道与支干道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为亟待解决的主要问题。所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了。 二、设计要求 （1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向（）车道两条交叉道路上的车辆交替运行， （2）主干道、支干道车道除了有红、黄、绿指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。 有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯紧急车由K2 开关模拟 （4）交通灯状态循环周期确定为140s， 主干道 绿灯 黄灯 左转 黄灯 红 灯 60s 5s 20s 5s 50s 支干道 红灯 绿灯 黄灯 左转 黄灯 90s 25s 5s 15s 5s 三、系统的设计方案 （一）系统的设计方案确定 主控芯片采用EPM240TC100C5 由于系统规模较小， CPLD中较多的资源完全可以满足系统的设计需求。采用VHDL硬件描述语言，编写智能交通灯系统中的分频模块、特殊状态模块、控制模块A、控制模块B、动态显示译码模块，然后下载到芯片CPLD中，加上按键开关、显示硬件电路和蜂鸣报警装置等外围电路就可以实现其功能。 1．系统的硬件结构 图3-1 系统硬件电路框图 2．按键模块 本系统考虑到机械式开关由于其低成本，高可靠性而被广泛应用。但是，由于此类开关机械弹性的作用，在开关闭合或断开的瞬间会伴随着一连串的随机抖动，使得某些电路误动作，造成整个系统工作的异常。因此，在开关信号送入此类电路前，必须消除开关的抖动。考虑到采用VHDL语言编写软件去抖程序，也可以处理本模块。但是经过尝试发现达不到理想的效果，也许是系统的抗干扰能力弱所致。故最终采用以下简单的硬件消抖动电路，能够到达好的去抖目的。 原理图如图3-2所示。 3．EPM240TC100C5核心板控制模块 ALTERA公司的MAXII系列芯片EPM240TC100C5是其推出的基于新型架构的CPLD,此芯片功耗低、成本低、具有240个逻辑门、100个I/0端口，用其作为交通灯系统的主控芯片，完全可以满足设计要求。通过将QuartusII编译、仿真通过的程序，在线下载到此芯片，以此达到控制的过程。 4．显示模块 采用常见的发光二极管及数码管结合分别达到指示状态和显示计数的功能。由于此系统用到8块数码管，16块指示发光二极管，静态显示占用的的系统芯片的I/O比较多，故采用动态扫描的方法，利用人眼对光的视觉暂留现象，选择合适的频率，即可达到良好的显示效果。 5．电源模块 由于EPM240TC100C5芯片内部含有电压调整器支持多电压的输入，此处采用普通的+5V稳压电源即可满足供电的要求。 （三）智能交通灯系统的软件设计 1．分频模块 本模块通过EPM240TC100C5核心系统板载48M晶振电路，经分频为系统提供1Hz和1KHz的信号，分别用来控制系统的控制器模块、按键模块和显示模块。先将48MHz信号分频成1MHz信号，再分频成1KHz用于8位数码管的动态扫描，再将1KHz信号分频成1Hz信号用于控制器的输入信号。分频因子 div_param1