上海海事大学本科生毕业设计（论文）
交通灯信号控制器设计
学 院: 信息工程学院 专 业: 班 级: 姓 名: 指导教师:
完成日期: 2010通信工程 年6月1日
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上海海事大学本科生毕业设计（论文）
录
引 言 ................................................................................................................. 错误！未定义书签。 一 绪 论 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。
（一） 课题背景及意义 .......................................................................... 错误！未定义书签。 （二）课题任务要求 ................................................................................ 错误！未定义书签。 二 FPGA技术及开发工具介绍 ....................................................................................................... 2
（一） FPGA芯片 .................................................................................................................... 2 （二）VHDL语言简介 ............................................................................ 错误！未定义书签。 (三) MAX+PLUS II软件 ....................................................................... 错误！未定义书签。 三 基于VHDL交通灯控制器设计和仿真 ..................................................................................... 7
（一） 设计思想介绍 ................................................................................................................. 7 （二）系统各功能模块的实现 ................................................................................................... 8 （三）系统综合设计与仿真 ..................................................................................................... 10 （四） 软件调试过程中遇到的问题 ....................................................................................... 11 四 系统调试与实现 .......................................................................................................................... 12
（一）GW48-CK系统概述 ...................................................................................................... 12 （二） GW48-CK系统工作原理 ............................................................................................ 13 （三）实验电路及管脚定义 ..................................................................................................... 14 （四） 实验箱上验证时遇到的一些问题 ............................................................................... 16 （五） 交通灯信号控制硬件测试 ........................................................................................... 16 五 毕业设计总结 .............................................................................................................................. 20 结束语 ................................................................................................................................................ 21 参考文献 ............................................................................................................................................ 21
摘 要
自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。本设计主要在 MAX+plusⅡ环境下运用VHDL进行交通灯信号控制设计，并在GW48-CK型开发实验箱上的FPGA器件EPF10K10LC84-4芯片上进行硬件模拟实现。
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关键词：智能化， 交通灯，VHDL，MAX+plusⅡ
Abstract
Since the inception of traffic lights, the internal of the circuit control systems have been continuously improved ,and start variety of design,which make the traffic lights more intelligent . The design mainly using VHDL for traffic signal control design in the MAX + plus Ⅱ
environment, and Conduct Hardware Simulation in the device EPF10K10LC84-4 chip of FPGA in GW48-CK-type development box
Keyword: Intelligent Traffic lights VHDL MAX + plus Ⅱ
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引 言
随着电子设计自动化（EDA）的发展,电子系统的设计技术和设计工具发生了深刻的变化。利用硬件描述语言对数字系统的硬件电路进行描述是EDA的关键技术之一。VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)语言是目前主流的硬件描述语言,它具有很强的电路描述和建模能力,且有与具体硬件电路无关和与设计平台无关的特性,在语言易读性和层次化结构设计方面表现出强大的生命力和应用潜力。
在城市车流量日益增加的今天,交通信号控制器扮演着越来越重要的角色。目前交通信号控制器可采用MCU、PLC和PLD等多种形式进行控制。其中采用MCU进行控制的特点是系统可塑性较强,控制模式灵活多样,但系统的组成除单片机芯片外还需要扩展较多的外围电路;采用PLC进行控制的特点是编程较方便,容易扩展输入输出通道,但系统硬件成本较高;采用PLD器件进行控制的特点是控制简单灵活,仅需要配置简单的外围电路即可实现特定的功能,这对于简化交通信号控制器的设计、普及交通信号控制器的应用将起到积极的推动作用。
文中采用VHDL语言,运用计数器设计方法对交通信号控制器进行设计,并且利用EDA开发工具MAX+PLUS II对代码分别进行全程编译和仿真,最后在FPGA器件上进行下载验证
一 绪 论
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本设计系统是基于VHDL的模拟交通灯控制系统，具有一定的现实意义。本课题的目的是以VHDL为基础，通过可编程逻辑器件CPLD/FPGA 的EPF10K10LC84-4,LED数码管显示和LED灯完成十字路口的工作状态模拟，并且通过按键有效的监视控制主，支干道是否有车辆通过，由监控结果自动调节主，支干道的放行时间，等待时间和状态转换时间。
（一） 课题背景及意义
随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。
随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。
和谐的城市交通具有很重要的现实意义。城市交通是城市经济生活的命脉，是衡量一个城市文明进步的标志，对于城市经济的发展和人们说水平的提高起着十分重要的作用。作为城市交通网的主要组成部分，交叉口是道路通行能力的瓶颈和交通堵塞及事故的多发地。城市的交通堵塞，大部分由于交叉口的通行能力不足或没有充分利用造成的，这导致车流中断，事故增多，延误严重。对交叉口实行科学的管理与控制是交通控制工程的重要研究课题，是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施，是解决城市交通问题的有效途径。
（二）课题任务要求
1.运用VHDL实现对十字路口交通灯信号控制编程，在MAX+PLUS II环境编译，仿真，综合，并在GW48-CK型开发实验箱上实现硬件验证。
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