基于FPGA的交通灯控制器设计
基于FPGA的交通灯控制器的设计ppt课件
地感
信
线圈
号
信号
转
换
装
紧急按钮信置
号
启动信号
时钟信号
EPF10K70RC24
0-4 控制器
交通灯组 数码管组 高清数码照相机 MS12864R
6
程序执行流程
7
系统软件部分设计
闪烁子程序
通行延迟子 程序模块
交通灯子 程序模块
12864显 示子程序
闯红灯子 程序模块
测量车速子 程序模块
8
交通灯6个指示灯子程序流程图
基于CPLD/FPGA的交通信号 控制器的设计
❖ 院系名称：电子信息学院
1
设计定位
❖ 利用FPGA的相关知识设计的交通灯控制系统，可 以根据实际情况对灯亮时间进行自由调整，具有一 定的灵活性。
❖ 电子眼功能：当车辆闯红灯时，可进行拍照记录。
❖ 路况信息显示：当某干道处于通行时，可以动态显 示：车速，以及路况信息。
9状态机设计整来自程序包括五个状态机 例：十字路口左上角的交通灯对应这的9个状态： 分别是红、绿、黄、左拐、黄、右拐、黄、人行、红。
10
通行延时控制子程序流程图
11
交通灯闪烁子程序流程图
12
闯红灯监测子程序流程图
13
测车辆速度子程序流程图
14
MS12864R显示子程序流程图
15
波形仿真
顶层原理图产生的波形图：
行时，允许这支干道处于常通行状态，相应另一条干道处于禁行状态。 5、电子眼功能：当某一干道处于红灯时，如果有车闯过警戒线，那么就会被高
清数码照相机照下来。 6、路况显示功能：当某一干道处于通行时，可以动态的显示：车速，以及路况
fpga课程设计交通控制灯
fpga课程设计交通控制灯一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握FPGA的基本知识和应用，能够使用FPGA设计简单的交通控制灯系统。
知识目标：使学生了解FPGA的基本原理和结构，掌握FPGA的编程语言和设计方法，了解交通控制灯系统的基本原理和设计方法。
技能目标：培养学生使用FPGA设计和实现交通控制灯系统的能力，提高学生的创新能力和实践能力。
情感态度价值观目标：培养学生对新技术的兴趣和好奇心，使学生认识到新技术在现代社会中的重要性和应用前景，培养学生团结合作、积极进取的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括FPGA的基本原理和结构、FPGA的编程语言和设计方法、交通控制灯系统的基本原理和设计方法。
1.FPGA的基本原理和结构：介绍FPGA的定义、特点和分类，讲解FPGA的基本原理和结构，使学生了解FPGA的工作原理和特点。
2.FPGA的编程语言和设计方法：介绍FPGA的编程语言和设计方法，讲解HDL语言的基本概念和语法，使学生掌握FPGA的编程方法。
3.交通控制灯系统的基本原理和设计方法：介绍交通控制灯系统的基本原理和设计方法，讲解交通控制灯系统的设计流程和关键步骤，使学生能够设计和实现简单的交通控制灯系统。
三、教学方法本课程的教学方法主要包括讲授法、案例分析法、实验法。
1.讲授法：通过讲解FPGA的基本原理和结构、FPGA的编程语言和设计方法、交通控制灯系统的基本原理和设计方法，使学生了解和掌握相关知识。
2.案例分析法：通过分析典型的交通控制灯系统设计案例，使学生了解交通控制灯系统的设计方法和流程，提高学生的设计能力。
3.实验法：通过实验使学生了解FPGA的工作原理和特点，掌握FPGA的编程方法，提高学生的实践能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、实验设备等。
1.教材：选用合适的FPGA教材，为学生提供系统的理论知识和实践指导。
2.实验设备：提供必要的FPGA实验设备，包括FPGA开发板、编程器等，为学生提供实践操作的机会。
基于FPGA的交通灯的设计
课程设计一、设计任务要求基于FPGA的交通灯控制器设计1、总体要求：实现十字路口的交通灯有序显示2、具体要求：按照开发板上的两组红、黄、绿做为南北双向指示灯红灯亮60秒，绿灯亮55秒，黄灯亮5秒要求采用状态机实现状态切换3、附加要求：采用两组两位数码管实现时间倒计时显示二、设计思路1、总体设计方案由设计任务要求可知输入部分有：CLK时钟频率输入，可由实验板上直接提供，本设计选用1kHZ时钟频率。
输出部分有：1)东西方向和南北方向各使用3个LED显示，红黄绿各代表红黄绿灯。
2)东西方向和南北方向计时均为2位数，共需要4个LED七段数码管显示。
由于为共阴极控制，输出三个SEL0，SEL1，SEL2信号控制选择数码管显示，A,B,C,D,E,F,G信号为输出显示的内容。
3）R1,G1,Y1;R2,G2,Y2信号分别为东西南北红绿灯的输出控制信号。
总体设计软件原理图如下所示设计方案原理图：图1A对应13脚; B对应30脚;C对应15脚; D对应31脚；E对应33脚; F对应32脚;G对应35脚; R1对应4脚；R2对应5脚；Y1对应3脚；Y2对应10脚；G2对应8脚；SEL0对应14脚; SEL１对应11脚;SEL2对应12脚.CLK对应24脚;交通灯系统结构图如下所示:红黄绿红黄绿图2状态切换的状态图如下图：图２、模块设计及结果在VHDL设计中，采用自顶向下的设计思路。
顶层模块中，根据硬件设计，设置如下端口：外部时钟信号：Clk东西方向状态灯控制信号：R1,G1,Y1；南北方向状态灯控制信号：R2,G2,Y2；（1）分频模块：由于外部时钟信号clk的频率为1KHz，而实际需要的内部计时时钟频率为1Hz，需要一个分频电路。
输入端口：clk外部时钟信号输出端口：clk_out分频后信号源程序代码如下：数码管显示信号：A,B,C,D,E,F,G；数码管共阴极控制：SEL0，SEL1，SEL2；library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity Frequency1 isport(clk:in std_logic; --外部时钟信号clk_out:out std_logic --分频后信号);end Frequency1;architecture Frequency1_arc of Frequency1 isbeginprocess(clk)variable temp:integer range 0 to 999;beginif(clk'event and clk='1')thenif(temp=999)then --分频计数temp:=0;clk_out<='0';elsetemp:=temp+1;clk_out<='1';end if;end if;end process;end;图4（2）状态选择模块：由于共需要显示4个数字，需要循环点亮7位数码管，该模块通过输入的时钟信号，循环输出4个选择信号。
课程设计交通灯控制设计FPGA
课程设计交通灯控制设计FPGA一、课程目标知识目标：1. 学生能理解FPGA的基本原理和功能，掌握交通灯控制电路的设计方法。
2. 学生能描述交通灯控制系统的基本组成，了解信号灯时序逻辑的工作原理。
3. 学生掌握基本的数字电路设计原理，能够运用Verilog HDL语言编写交通灯控制程序。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成交通灯控制电路的FPGA设计，并进行功能仿真。
2. 学生能够运用问题解决策略，分析交通灯控制过程中的问题，并提出有效的解决方案。
3. 学生能够通过小组合作，进行交通灯控制电路的设计与调试，提高团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对电子工程领域的兴趣，提高科技创新意识。
2. 学生在课程实践中，培养严谨、细致的工作态度，提高安全意识。
3. 学生通过团队合作，培养沟通协调能力，增强集体荣誉感和责任感。
本课程针对高年级电子工程及相关专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标。
通过分解具体学习成果，后续教学设计和评估将有助于提高学生的理论知识水平、实践操作能力和综合素质。
二、教学内容本课程教学内容紧密结合课程目标，涵盖以下方面：1. 数字电路基础：回顾数字电路的基本原理，重点讲解组合逻辑和时序逻辑设计方法，为交通灯控制电路设计打下基础。
2. FPGA原理：介绍FPGA的基本结构、工作原理以及编程方法，结合教材相关章节，让学生了解FPGA在数字系统设计中的应用。
3. 交通灯控制系统：分析交通灯控制系统的基本组成和功能要求，明确信号灯时序逻辑设计方法，参照教材相关内容，指导学生进行电路设计。
4. Verilog HDL编程：讲解Verilog HDL语言的基本语法和编程技巧，指导学生运用Verilog HDL编写交通灯控制程序，实现控制逻辑。
5. 功能仿真与调试：介绍FPGA设计过程中的功能仿真方法，明确仿真工具的使用，指导学生进行交通灯控制电路的功能仿真和调试。
基于FPGA的交通灯控制电路设计
基于FPGA的交通灯控制电路设计本文介绍了一种基于FPGA的交通灯控制电路设计。
交通灯控制是城市交通管理的一个重要部分，它有助于维护交通秩序，减少交通事故，提高交通效率。
在本电路设计中，我们使用FPGA作为主控制器，并通过数码管、按钮和LED模块与外部交互。
同时，我们还采用了状态机设计方法，以实现灵活的控制逻辑和连续的动态过渡。
首先介绍了本电路设计的硬件设计。
在本设计中，我们使用了FPGA作为主控制器，数码管用于显示当前状态，按钮用于进行手动控制，LED模块用于显示当前灯颜色。
在硬件设计中，我们通过适当的寄存器和时钟模块，实现了稳定的时序控制和同步操作。
接着，我们介绍了本电路设计的软件设计。
在软件设计中，我们采用了状态机设计方法，将交通控制逻辑分为多个状态，通过状态间的转移完成交通灯的切换控制。
具体地，我们将交通灯控制状态划分为三种：绿灯、黄灯和红灯。
在每种状态下，我们通过计数器和状态转移条件来实现精确的时间控制和灯颜色的自动切换。
同时，为了提高控制的灵活性，我们设计了手动控制模式，让用户可以通过按钮手动切换交通灯状态。
最后，我们介绍了本电路设计的实现结果。
在实现过程中，我们使用了Quartus II软件进行综合、布局和验证，并将设计的电路下载到FPGA开发板上进行实验。
实验结果表明，本交通灯控制电路设计实现了稳定、灵活和精确的交通控制，能够满足不同的交通道路需求。
综上所述，本文介绍了一种基于FPGA的交通灯控制电路设计，通过硬件和软件设计，实现了稳定、灵活和精确的交通控制。
该设计可以为城市交通管理提供帮助，为交通事故和交通拥堵的缓解做出贡献。
基于FPGA交通灯控制器设计资料
摘要随着现代城市及交通工具的发展，交通事故也急剧增加，为了改善交通秩序及减少交通事故，交通灯起着越来越重要的作用。
在越来越多的城市的各个路口上安装了交通灯，来改善交通秩序。
现代城市在日常运行控制中，越来越多的使用红绿灯对交通进行指挥和管理。
而一套完整的交通灯控制系统通常要实现自动控制和手动控制去实现其红绿灯的转换。
基于FPGA 设计的交通灯控制系统电路简单、可靠性好。
本设计利用Verilog HDL 语言、采用层次化混合输入方式,可控制4个路口的红、黄、绿、左转四盏信号灯,让其按特定的规律进行变化。
在Quartus Ⅱ下对系统进行了综合与仿真。
仿真结果表明系统可实现十字路口红绿灯及左转弯控制和倒计时显示，并能够自动控制交通灯转变。
关键词：FPGA，交通灯控制器，QuartusⅡ，Verilog HDLAbstractWith the development of modern cities and transport, traffic accidents also increased dramatically, plays an increasingly important role in order to improve traffic order and reduce traffic accidents and traffic lights. More and more all the roads of the city to install traffic lights to improve traffic order.Modern city, more and more control of the day-to-day running of the traffic light traffic command and management. And a complete set of traffic light control system is usually to achieve automatic control and manual control to achieve the conversion of its traffic lights. FPGA design-based traffic light control system circuit is simple and good reliability. The design using Verilog HDL language using hierarchical mixed input, and can control the four junctions of red, yellow, green, and turn left at the four signal lights, so that a particular law of change. QUARTUS Ⅱ system synthesis and simulation. The simulation results show that the system can achieve the crossroads of traffic lights and turn left control and countdown display and can automatically control the traffic lights into.Key Words：FPGA ,traffic light controller, Quartus II, The Verilog HDL目录摘要...........................................................................................................错误!未定义书签。
基于FPGA的交通灯控制器设计1 精品
综合课程设计报告《基于FPGA的交通灯控制器设计》学院：通信与电子学院专业班级：电子科学与技术班姓名：学号:指导老师：摘要近年来，随着科技的飞速发展，FPGA的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，FPGA往往作为一个核心部件来使用，正在不断的应用到实际生活中，并且根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。
交通灯控制器在城市交通监管中起着极其重要的作用。
传统的交通灯控制器基本是通过单片机或者PLC实现。
本文介绍基于FPGA 技术和Quartus II开发平台实现十字路口交通灯控制器的的一种方案，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。
从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。
利用VHDL硬件描述语言描述各模块程序，并在Quartus II环下进行编译、仿真，生成顶层文件后下载在FPGA器件FLEX EPF10K10LC84上进行验证。
验证结果表明，设计基本实现了交通灯控制器所要求的控制过程，包括倒计时时间显示功能、特殊状态控制功能和主、支干道的红、黄、绿灯交替显示功能，表明本文所述的的设计方案正确。
本文结合交通灯控制器的设计过程，简单介绍了硬件描述语言VHDL的结构模型和设计流程、 VHDL设计的优点及该语言在数字系统设计中的美好前景和重要地位。
关键词：FPGA，交通灯控制器，QuartusⅡ，Verilog HDL目录摘要....................................................................................................................1 FPGA/CPLD概述 (1)2 系统分析与总体方案 (3)2.1系统分析 (3)2.2 设计的总体方案 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1分频器设计 (4)3.2 状态控制电路设计 (4)3.3计数器设计 (5)3.4译码显示电路设计 (5)4 robei软件程序设计 (6)4.1扫描显示模块 (6)4.2状态转换模块 (7)4.3总体设计........................................................... 错误！未定义书签。
(完整word版)基于FPGA的交通灯控制器设计
交通灯控制器设计专业：计算机应用技术班级：计应2 班学号：147030201姓名：蔡利军基于FPGA的交通灯控制器设计摘要超高速硬件描述语言VHDL，是对数字系统进行抽象的行为与功能描述到具体的内部线路结构描述，利用EDA工具可以在电子设计的各个阶段、各个层系进行计算机模拟验证，保证设计过程的正确性，可大大降低设计成本，缩短设计周期。
本文介绍的数字秒表设计，利用基于VHDL的EDA设计工具，采用大规模可编程逻辑器件FPGA，通过设计芯片来实现系统功能。
交通灯控制系统可以实现路口红绿灯的自动控制。
基于FPGA设计的交通灯控制系统具有电路简单、可靠性强、实时快速擦写、运算速度高、故障率低、可靠性高,而且体积小的特点。
本设计采用Altera公司Cyclone系列的EPlC3T1444C8芯片，在Quartus II软件平台上使用VHDL语言，采用自顶向下的设计方法对系统进行了模块化设计和综合，并进行了仿真。
该系统可实现十字路口红绿灯及左转弯控制和倒计时显示，仿真结果结果表明系统能够自动控制交通灯转变。
关键词：VHDL，交通灯，EDA目录前言 (1)第1章 FPGA概述 (2)1.1 FPGA的简介 (2)1.2 FPGA的应用 (2)第2章 VHDL硬件描述语言 (3)2.1 VHDL程序基本结构 (3)2.1.1 实体 (4)2.1.2 结构体 (4)2.1.3 库 (5)2.2 VHDL语言 (5)2.2.1 VHDL文字规则 (5)2.2.2 VHDL数据对象 (5)2.2.3 VHDL数据类型 (6)2.2.4 VHDL 顺序语句 (6)2.2.5 VHDL并行语句 (6)第3章系统设计与仿真 (7)3.1 系统介绍 (7)3.1.1 设计任务 (7)3.1.2 设计要求 (7)3.2 系统设计仿真 (8)3.2.1 顶层框图的设计 (8)3.2.2 时序状态图的设计 (9)3.2.3 工程设计流程框图： (10)3.2.4 芯片的选择 (10)3.2.5 各个模块的设计与仿真 (11)结论 (27)附录..................................... 错误！未定义书签。
基于FPGA的交通灯控制器设计06876
基于FPGA的交通灯控制器设计06876交通灯控制器是城市交通系统中非常重要的一部分，其正确的设计和运行对于交通的安全与效率至关重要。
在本文中，我们将介绍一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的交通灯控制器设计。
首先，我们需要了解交通灯控制器的基本原理。
传统的交通灯控制器通常由定时器和状态机组成。
定时器用于控制信号灯的时间段，状态机用于根据规定的时间段和信号灯的状态切换来确定交通灯的工作状态。
FPGA是一种可编程的芯片，可以用来实现各种数字电路的功能。
它具有高度的可编程性和灵活性，可以通过改变编程来实现不同的功能。
基于FPGA的交通灯控制器设计可以提供更大的灵活性和可扩展性，因为它可以根据实际需求进行定制和修改。
在基于FPGA的交通灯控制器设计中，我们需要考虑以下几个方面：1.信号灯的时间控制：根据不同的道路交通流量和需要的通行效率，我们可以灵活地设置每个信号灯的时长。
这可以通过FPGA中的计数器和定时器来实现。
通过编程可以设置不同的时长，并确保相应的信号灯按照预定的规则进行切换。
2.交通流量检测：为了合理地分配交通灯的时间，我们需要在交通道路上安装传感器来检测交通流量。
这些传感器可以根据车辆的数量和速度来确定不同的交通流量。
在基于FPGA的设计中，我们可以使用IO接口将传感器与FPGA相连，并通过编程来读取和处理传感器数据。
3. 状态机设计：状态机是交通灯控制的核心。
它可以根据预先确定的规则和输入，确定交通灯的状态。
基于FPGA的设计中，我们可以使用状态机设计的编程语言（如VHDL或Verilog）来实现状态机。
状态机可以根据交通流量和交通灯状态的不同情况来切换不同的状态，并通过FPGA中的逻辑门来控制交通灯。
4.故障检测和容错设计：在交通灯控制器中，故障检测和容错设计非常重要。
当一些部件发生故障时，控制器应能够自动切换到备用部件或安全模式，以确保交通的安全和通行效率。
通过FPGA的灵活性，我们可以轻松地实现故障检测和容错设计，例如通过监测一些部件的输出电压或信号来检测故障。
基于FPGA下的交通灯控制器毕业设计
基于FPGA下的交通灯控制器毕业设计引言第一章软件介绍1.1 QuartusⅡ介绍本次毕业设计是基于FPGA下的设计，FPGA是现场可编程门阵列，FPGA开发工具种类很多、智能化高、功能非常的强大。
可编程QuartusⅡ是一个为逻辑器件编程提供编程环境的软件，它能够支持VHDL、Verilog HDL语言的设计。
在该软件环境下，设计者可以实现程序的编写、编译、仿真、图形设计、图形的仿真等许许多多的功能。
在做交通灯控制器设计时选择的编程语言是VHDL语言。
在这里简单的介绍一下QuartusⅡ的基本部分。
图1-1-1是一幅启动界面的图片。
在设计前需要对软件进行初步的了解，在图中已经明显的标出了每一部分的名称。
图 1-1-1 启动界面开始设计前我们需要新建一个工程，首先要在启动界面上的菜单栏中找到File，单击它选择它下拉菜单中的“New Project Wizard”时会出现图1-1-2所显示的对话框，把项目名称按照需要填好后单击Next，便会进入图 1-1-3 显示的界面。
图1-1-2 创建工程框图1-1-3 芯片选择框根据自己选择的实验设备选择好相应的芯片型号点击Next,进入下一个步骤当出现图1-1-5时，点击“Finish”后这个工程就建立好了。
图 1-1-4 仿真器选择框图1-1-5 对话框建好工程后开始进行设计，首先在图1-1-6中单击file后选择new,接着会出现图1-1-7，在交通灯控制器的设计中我们选择的是VHDL File,当出现图1-1-8时就可以把编辑的程序敲入编辑器中。
图1-1-6 工程建好后的界面图1-1-7 新建文件类型选择框图1-1-8 程序编辑框在第一章中对QuartusⅡ软件的使用做一个简单介绍，设计中的编译和仿真步骤在后面的几章中会做出介绍。
第二章交通灯控制器设计的概述2.1 控制器设计描述2.1.1 设计任务要求设计交通灯控制器，分别在四个方向都安装红、黄、绿三种颜色的交通指示灯，红灯表示停止，绿灯表示通行，黄灯表示左转和直行将要禁止通行，四个方向分别还安装有倒计时的计时器。
基于FPGA的交通灯控制器设计_毕业设计论文
基于FPGA的交通灯控制器设计_毕业设计论文摘要：随着城市交通拥堵问题的日益严重，交通灯控制器作为城市交通管理的重要组成部分，起着至关重要的作用。
在传统的交通灯控制系统中，使用的是基于微控制器或PLC的硬件实现方式，无法满足日益复杂的交通需求。
本论文提出了一种基于FPGA的交通灯控制器设计方案，通过利用FPGA的高度可编程性和并行处理能力，实现了对交通灯状态的实时监控和控制。
设计方案通过数码管和按钮进行交互，利用图形化编程软件进行开发和调试。
实验结果表明，所设计的FPGA交通灯控制器具有优异的性能和稳定性，能够满足各种交通场景下的需求。
关键词：交通灯控制器；FPGA；并行处理；图形化编程一、引言随着城市交通流量的不断增加，传统的交通灯控制系统已经不能满足日益复杂的交通需求。
传统的交通灯控制器使用的是基于微控制器或PLC的硬件实现方式，无法提供足够的计算性能和并行处理能力。
因此，本论文提出了一种基于FPGA的交通灯控制器设计方案，通过利用FPGA的高度可编程性和并行处理能力，实现对交通灯状态的实时监控和控制。
二、设计方案本设计方案采用了FPGA作为控制器的核心，通过图形化编程软件进行开发和调试。
设计方案将交通灯控制分为四个主要模块：状态监控模块、状态控制模块、显示模块和按钮模块。
状态监控模块通过检测车辆和行人的状态，实时监控交通灯的状态。
状态控制模块根据交通流量和优先级进行状态切换和调度。
显示模块将交通灯状态显示在数码管上，方便行人和司机观察。
按钮模块通过按钮输入交通灯的初始状态，实现手动控制。
三、系统实现本系统采用Xilinx FPGA开发板进行实现，使用Verilog HDL进行程序编写。
在设计过程中，通过数码管和按钮进行交互，实现手动控制和状态显示。
图形化编程软件使得开发和调试更加便捷，节省了开发周期和人力资源。
四、实验结果通过对实验数据的分析和对比，我们发现所设计的FPGA交通灯控制器在交通流量大、复杂交叉路口和斑马线等特殊情况下，都能够稳定运行并保证交通流畅度。
基于FPGA的交通灯控制器设计(VHDl代码全,各个模块均调.
2.3 FPGA 主控实现方案设计结合已有的 PLC 实现和单片机应用实现的经验,并吸收两种设计的优势之处,再根据交通灯控制系统的设计要求和 FPGA 模块化功能实现,确定了以下方案,因每个方向相对的信号灯状态及倒计时显示器的显示完全一致,根据设计要求和系统所具有的功能,交通灯控制器系统框图如图 2-6 所示。
图 2-6 交通灯控制器系统框图确定的方案中, 系统具有复位功能, 能使系统重新开始计时; 在红绿灯交通信号系统中, 大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通的, 但为了配合高峰时段,防止交通拥挤,有时还必须使用手动控制。
为此主体包括系统复位,手动 /自动,红绿灯切换,主控模块,显示器,报警器。
具体主控部分用 FPGA 来实现。
图 2-7 交通灯通行示意图结合实现方案,主要有东西、南北、南北左拐,东西左拐,跟手动控制 5种工作方式,具体由 M2~M0设定,具体如表 2-1。
表2-1 交通灯工作方式表方式 M2(0:自动, 1:手动 M1(0:A向,1:B向M0(O:直行, 1:左拐1 0 0 02 0 0 13 0 1 04 0 1 15 1 * *当出现特殊情况时,可选择方式 1 到方式 4 中的任何一种方式,停止正常运行,进入特殊运行状态。
此时交通灯按工作方式显示,计时电路停止计时,计时时间闪烁显示。
当系统总复位时,控制电路和计时电路复位,信号灯全部熄灭。
3 各功能模块的设计与实现3.1总体设计思路3.1.1系统组成框图结合设计任务要求和确定的实现方案, 假设某个十字路口是由一条主干道和一条次干道回合而成, 在每个方向设置红绿黄 3种信号灯, 红灯亮禁止通行, 绿灯亮允许通行。
黄灯亮允许行驶中车辆有时间停考到禁止线以外。
按照自顶向下的层次化设计方法, 整个系统可分为 4个模块, 系统时序发生电路、红绿灯计数时间选择模块、定时控制电路、红绿灯信号译码电路。
其系统组成方框图如图 3-1所示。
基于FPGA的交通灯控制器的设计
基于FPGA的交通灯控制器的设计交通灯控制器是现代城市交通系统中至关重要的组成部分。
传统的交通灯控制器通常是基于微控制器或单片机设计的，但随着技术的发展，基于现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）的交通灯控制器越来越受到关注。
本文将介绍基于FPGA的交通灯控制器的设计。
FPGA是一种可编程逻辑器件，具有高度灵活性和可重配置性。
与传统的微控制器相比，FPGA能够并行处理多个任务，提供更高的性能和更低的延迟。
在交通灯控制器的设计中，这种并行处理的能力可以显著提高交通信号的响应速度和效率。
首先，我们需要确定交通流量检测的方式。
常用的交通流量检测方法有传感器检测、视频图像处理和无线通信等。
在基于FPGA的交通灯控制器设计中，我们可以选择使用传感器检测的方法。
传感器可以通过检测来往车辆的存在与否来确定交通流量，然后将这些数据传输到FPGA中进行处理。
其次，我们需要设计合适的交通灯控制算法。
传统的交通灯控制算法主要基于定时控制，但这种方法无法根据实际交通流量进行动态调整。
在基于FPGA的交通灯控制器设计中，我们可以采用基于车辆检测数据的自适应控制算法。
该算法可以根据交通流量的变化情况灵活地调整交通信号的周期和相位，以实现最优的交通流控制。
接下来，我们需要将交通灯控制算法实现在FPGA上。
使用HDL （Hardware Description Language）编程语言，如Verilog和VHDL，可以将交通灯控制算法描述为硬件逻辑电路。
然后，通过使用FPGA的开发工具，将HDL代码编译成可在FPGA上运行的位流文件。
通过将交通灯控制算法实现在FPGA上，可以实现高速的并行处理和低延迟的响应。
最后，我们需要连接FPGA与交通灯控制设备。
FPGA可以通过GPIO （General Purpose Input/Output）接口与其他设备进行通信。
通过将FPGA的输出信号与交通灯控制设备的输入信号连接，可以实现对交通灯的控制。
基于FPGA交通灯控制器设计
基于F P G A交通灯控制器设计This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020摘要随着现代城市及交通工具的发展，交通事故也急剧增加，为了改善交通秩序及减少交通事故，交通灯起着越来越重要的作用。
在越来越多的城市的各个路口上安装了交通灯，来改善交通秩序。
现代城市在日常运行控制中，越来越多的使用红绿灯对交通进行指挥和管理。
而一套完整的交通灯控制系统通常要实现自动控制和手动控制去实现其红绿灯的转换。
基于FPGA 设计的交通灯控制系统电路简单、可靠性好。
本设计利用Verilog HDL 语言、采用层次化混合输入方式,可控制4个路口的红、黄、绿、左转四盏信号灯,让其按特定的规律进行变化。
在QuartusⅡ下对系统进行了综合与仿真。
仿真结果表明系统可实现十字路口红绿灯及左转弯控制和倒计时显示，并能够自动控制交通灯转变。
关键词：FPGA，交通灯控制器，QuartusⅡ，Verilog HDLAbstractWith the development of modern cities and transport, traffic accidents also increased dramatically, plays an increasingly important role in order to improve traffic order and reduce traffic accidents and traffic lights. More and more all the roads of the city to installtraffic lights to improve traffic city, more and more control of the day-to-day running of the traffic light traffic command and management. And a complete set of traffic light control system is usually to achieve automatic control and manual control to achieve the conversion of its traffic lights. FPGA design-based traffic light control system circuit is simple and good reliability. The design using Verilog HDL language using hierarchical mixed input, and can control the four junctions of red, yellow, green, and turn left at the four signal lights, so that a particular law of change. QUARTUS Ⅱ system synthesis and simulation. The simulation results show that the system can achieve the crossroads of traffic lights and turn left control and countdown display and can automatically control the traffic lights into.Key Words：FPGA ,traffic light controller, Quartus II, The Verilog HDL目录第第4第1236 7 8 9第1章绪论交通灯的简介交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯。
基于FPGA的交通灯控制器的设计
十字路口交通设计图
–
交通规则
右转灯常亮 车绿灯与人行灯一起亮 主灯亮顺序：绿、黄、 左拐、黄、红。 支灯亮顺序：红、绿、 黄、左拐、黄。
状态 1 2 3 4 5 6 主干道 绿 黄 左拐 黄 时间 25s 5s 10s 5s 绿 红 40s 黄 20s 5s 红 红 支干道 时间
45s
波形仿真
顶层原理图产生的波形图：
EN=1，延迟一个CLK周期的时候启动交通灯，各个交通灯按照实 现预定的规定循环转，处于红灯的路口一旦有两个脉冲，启动高清数码 照相机的信号出现上升沿，处于通行的路口一旦第四个信号的上升沿出 现就计算出速度值，同时开始启动MS12864R。
管脚锁定：
下载调试
硬件下载：
基于CPLD/FPGA的交通信号 控制器的设计
院系名称：电子信息学院
设计定位
利用FPGA的相关知识设计的交通灯控制系统，可 以根据实际情况对灯亮时间进行自由调整，具有一 定的灵活性。 电子眼功能：当车辆闯红灯时，可进行拍照记录。 路况信息显示：当某干道处于通行时，可以动态显 示：车速，以及路况信息。
闪烁子程序
12864显 示子程序
交通灯6个指示灯子程序流程图
状态机设计
整个程序包括五个状态机 例：十字路口左上角的交通灯对应这的9个状态： 分别是红、绿、黄、左拐、黄、右拐、黄、人行、红。
通行延时控制子程序流程图
交通灯闪烁子程序流程图
闯红灯监测子程序流程图
测车辆速度子程序流程图
MS12864R显示子程序流程图
7
8
左拐
黄
10s
5s
系统设计总体方案框图
地感 线圈 信号 信 号 转 换 装 置 紧急按钮信 号 启动信号 时钟信号
基于FPGA技术的交通灯控制系统设计
基于FPGA技术的交通灯控制系统设计交通灯是城市交通监管系统的重要组成部分，对于保证机动车辆的平安运行，维持城市道路的顺畅起到了重要作用。
目前无数城市交错路口的交通灯采取的是定时控制，灯亮的时光是预先设定好的，在时光和空间方面的应变性能较差，一定程度上造成了交通资源的铺张，加重了道路交通压力。
本文在技术的基础上，利用的相关学问设计了交通灯控制系统，可以按照实际状况对灯亮时光举行自由调节，囫囵设计系统通过Max+PlusⅡ软件举行了模拟，并下载到FPGA器件中举行硬件的调试，验证了设计的交通信号灯控制彻低可以实现预定的功能，具有一定的有用性。
1 系统设计要求所设计的交通信号灯控制电路，主要适用于在两条干道汇集点形成的十字交错路口，路口设计两组红绿灯分离对两个方向上的交通运行状态举行管理。
交通灯的持续闪亮时光由键盘输入控制。
灯亮时序1所示，当B方向的红灯亮时，A方向对应绿灯亮，由绿灯转换成红灯的过渡阶段黄灯亮，即B方向红灯亮的时光等于A方向绿灯和黄灯亮的时光之和。
同理，当A方向的红灯变亮时，B方向的交通灯也遵循此规章。
各干道上安装有数码管，以倒计时的形式显示本道各信号灯闪亮的时光。
当浮现特别状况时，各方向上均亮红灯，倒计时停止。
特别运行状态结束后，控制器复原本来的状态，继续运行。
2 系统整体设计囫囵系统设计2所示，该系统主要由计数模块、控制模块、分频模块、分位模块以及显示电路构成。
其中分频模块主要将系统输入的基及时钟信号转换为1 Hz的激励信号，驱动计数模块和控制模块工作。
控制模块按照计数器的计数状况对交通灯的亮灭及持续时光举行控制，并通过分位电路将灯亮时光以倒计时的形式通过数码管显示出来。
图中Reset是复位信号，高电平有效，可以实现对计数器的异步清零。
Hold为保持信号，当Hold为“1”，计数器暂停计数，表示浮现特别状况，各方向车辆都处于禁行状态。
3 主要功能模块设计及仿真3.1 计数模块设计计数模块主要实现累加循环计数，计数的最大值由键盘输入控制，输出的计数值为控制模块的灯控提供参考，计数器的主程序设计如下：计数模块的仿真3所示，从图中可以看出，在时钟的驱动下，计数值不断自加，当计数值countnum等于键盘输入值32(key=32)时，计数返回到0，开头下一轮计数。
基于FPGA的交通灯控制器设计毕业设计
基于F P G A的交通灯控制器设计毕业设计Modified by JEEP on December 26th, 2020.基于FPGA的交通灯控制器设计摘要超高速硬件描述语言VHDL，是对数字系统进行抽象的行为与功能描述到具体的内部线路结构描述，利用EDA工具可以在电子设计的各个阶段、各个层系进行计算机模拟验证，保证设计过程的正确性，可大大降低设计成本，缩短设计周期。
本文介绍的数字秒表设计，利用基于VHDL的EDA设计工具，采用大规模可编程逻辑器件FPGA，通过设计芯片来实现系统功能。
交通灯控制系统可以实现路口红绿灯的自动控制。
基于FPGA设计的交通灯控制系统具有电路简单、可靠性强、实时快速擦写、运算速度高、故障率低、可靠性高,而且体积小的特点。
本设计采用Altera公司Cyclone系列的EPlC3T1444C8芯片，在Quartus II软件平台上使用VHDL语言，采用自顶向下的设计方法对系统进行了模块化设计和综合，并进行了仿真。
该系统可实现十字路口红绿灯及左转弯控制和倒计时显示，仿真结果结果表明系统能够自动控制交通灯转变。
关键词：VHDL，交通灯，EDATHE LIGHT CONTROLLER BASED ON FPGA DESIGNABSTRACTWith the development of the economy, microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly. Its application is becoming more and more widely. But the traffic light as an important traffic，it also has developed quickly with the improving requirement of the all the system of the traffic light, The system of traffic control which designed based on FPGA is received by more and more people.The system of traffic control can realize the automatic control of traffic light in a intersection. The system of traffic control which designed based on FPGA has many characteristics such as simple circuit, reliable operation, toerase function quickly with real-time applications, high speed, high reliability, low failure rate, and sma ll volume. By using the platform of software design system Quartus II and the form of the VHDL language, we simulate the system by using EPlC3T1444C8 Mars device and the result show that the download system can automatically control the traffic lights.KEY WORDS: VHDL，traffic light，EDA目录前言当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。
基于FPGA交通灯控制器设计
基于FPGA交通灯控制器设计引言：近年来，城市交通的快速发展给城市交通管理带来了巨大的挑战。
交通灯系统是一项重要的交通管理设施，能够保证出行的安全和有序。
传统的交通灯控制器通常基于微控制器或PLC，但是随着FPGA（Field Programmable Gate Array）技术的发展，越来越多的交通灯控制器开始采用FPGA来实现，以提供更高的实时性和可编程性。
设计目标：本文旨在设计一个基于FPGA的交通灯控制器，以实现交通灯的准确、稳定和快速的切换，以提高交通流量的效率和道路的安全性。
FPGA交通灯控制器的设计：FPGA交通灯控制器的设计主要包括以下几个步骤：1.系统功能设计：首先，需要确定系统的功能需求，即要实现的交通灯控制策略。
例如，可以采用定时控制、感应控制或组合控制等方式来决定交通灯的切换规则。
2.硬件设计：根据系统功能需求，设计FPGA的硬件电路，包括FPGA芯片的选择、外围电路的设计和电源等。
3. 程序设计：编写FPGA的逻辑代码，实现交通灯控制的算法和逻辑。
可以使用硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL来实现。
4.仿真验证：使用FPGA开发工具进行仿真验证，确保交通灯控制器的功能和性能达到设计要求。
5.硬件调试和优化：根据仿真结果，对硬件电路进行调试，并优化电路设计，以提高交通灯控制器的性能和稳定性。
6.硬件实现：将设计好的交通灯控制器加载到FPGA芯片中，并与其他外围设备（如传感器、通信模块等）进行连接。
7.系统测试和验收：对交通灯控制器进行系统测试，验证其在实际环境中的功能和性能，并根据实际需求进行调整和优化。
设计考虑：在设计FPGA交通灯控制器时1.实时性：交通灯控制需要具备高实时性，能够及时响应交通信号的变化，并快速切换信号灯。
2.稳定性：交通灯控制器需要具备稳定性，能够保持信号灯的状态稳定和可靠。
3.可编程性：FPGA交通灯控制器应具有良好的可编程性，能够根据需求进行灵活配置和调整。
基于FPGA设计——交通灯
FPGA课程设计——交通灯控制器通信工程学院电科0701班罗超（17）第一部分技术规范功能描述：实现一个由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字路口的交通灯控制器，具体功能：(1) 主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯，两个显示数码管。
(2) 主干道处于长允许通行状态，而支干道有车来时才允许通行。
当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。
而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。
(3) 当主干道、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次通行45 秒，支干道每次通行25 秒，在每次由绿灯向红灯转换的过程中，要亮5 秒的黄灯作为过渡，并进行减计时显示。
每个周期结束时都要进行支干道是否有车的检测，若有车则进行下一个周期，若没有，则主干道亮绿灯，支干道亮红灯，直到检测到支干道有车。
系统总体框图：根据设计要求和系统所具有的功能，并参考相关的文献资料，经行方案设计，可以画出如下图所示的交通信号灯控制器的系统框图。
I/O管脚的描述表一：系统总体I/O管脚的描述注：其中系统时钟的频率选为10KHZ，复位采取同步复位方式，且低有效。
支干道检测到有车时， carsignal=1；否则，carsignal=0。
方案核心：在交通灯控制器的设计中，交通灯控制及计时模块是本设计的关键模块。
第二部分总体设计方案交通灯系统详细框图：在系统总体框图的基础上进一步详细设计，得到如下系统详细框图。
1.时钟分频模块系统的动态扫描需要10KHZ的脉冲，而系统时钟计时模块需要1HZ的脉冲。
分频模块主要为系统提供所需的时钟计时脉冲。
该模块将10KHZ的脉冲信号进行分频，产生1S的方波（占空比为50%），作为系统时钟计时信号。
图四：时钟分频模块框图I/O管脚描述如下：表二：时钟分频模块I/O端口描述注：系统时钟的频率为10KHZ，分频后的时钟信号为1HZ（占空比为50%）。
复位信号为同步复位，且低有效。
2.交通灯控制及计时模块控制模块JTDKZH：根据主干道、支干道输入信号以及时钟信号CLK，发出主、支干道指示灯的控制信号，同时向各个定时单元、显示控制单元发出使能控制信号产生系统的状态机，控制其他部分协调工作。
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基于FPGA的交通灯控制器设计摘要超高速硬件描述语言VHDL，是对数字系统进行抽象的行为与功能描述到具体的内部线路结构描述，利用EDA工具可以在电子设计的各个阶段、各个层系进行计算机模拟验证，保证设计过程的正确性，可大大降低设计成本，缩短设计周期。
本文介绍的数字秒表设计，利用基于VHDL的EDA设计工具，采用大规模可编程逻辑器件FPGA，通过设计芯片来实现系统功能。
交通灯控制系统可以实现路口红绿灯的自动控制。
基于FPGA设计的交通灯控制系统具有电路简单、可靠性强、实时快速擦写、运算速度高、故障率低、可靠性高,而且体积小的特点。
本设计采用Altera公司Cyclone系列的EPlC3T1444C8芯片，在Quartus II软件平台上使用VHDL语言，采用自顶向下的设计方法对系统进行了模块化设计和综合，并进行了仿真。
该系统可实现十字路口红绿灯及左转弯控制和倒计时显示，仿真结果结果表明系统能够自动控制交通灯转变。
关键词：VHDL，交通灯，EDATHE LIGHT CONTROLLER BASED ON FPGA DESIGNABSTRACTWith the development of the economy, microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly. Its application is becoming more and more widely. But the traffic light as an important traffic，it also has developed quickly with the improving requirement of the people.On all the system of the traffic light,The system of traffic control which designed based on FPGA is received by more and more people.The system of traffic control can realize the automatic control of traffic light in a intersection. The system of traffic control which designed based on FPGA has many characteristics such as simple circuit, reliable operation, toerase function quickly with real-time applications, high speed, high reliability, low failure rate, and small volume. By using the platform of software design system Quartus II and the form of the VHDL language, we simulate the system by using EPlC3T1444C8 Mars device and the result show that the download system can automatically control the traffic lights.KEY WORDS: VHDL，traffic light，EDA目录前言 (1)第1章FPGA概述 (2)1.1 FPGA的简介 (2)1.2 FPGA的应用 (2)第2章VHDL硬件描述语言 (3)2.1 VHDL程序基本结构 (3)2.1.1 实体 (3)2.1.2 结构体 (4)2.1.3 库 (4)2.2 VHDL语言 (4)2.2.1 VHDL文字规则 (4)2.2.2 VHDL数据对象 (4)2.2.3 VHDL数据类型 (5)2.2.4 VHDL 顺序语句 (5)2.2.5 VHDL并行语句 (5)第3章系统设计与仿真 (6)3.1 系统介绍 (6)3.1.1 设计任务 (6)3.1.2 设计要求 (6)3.2 系统设计仿真 (7)3.2.1 顶层框图的设计 (7)3.2.2 时序状态图的设计 (7)3.2.3 工程设计流程框图： (8)3.2.4 芯片的选择 (8)3.2.5 各个模块的设计与仿真 (8)结论 (23)谢辞 (24)参考文献 (25)附录 (26)外文资料翻译 (28)前言当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。
数字集成电路本身在不断进行更新换代，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。
系统设计师更愿意自己设计专业集成电路（ASIC）芯片，而且希望设计周期尽可能短，最好在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程器件（FPLD）。
现场可编程门阵列（FPGA）即属其中应用最广泛的一种。
随着电子技术的发展，特别是大规模集成电路和计算机技术的研制和发展，让电子产品设计有了更好的应用市场，实现方法也有了更多的选择，而电子电路的设计却变得越来越复杂，使用“语言”进行电子设计已成为一种趋势。
现代电子系统设计方法是设计师自己设计芯片来实现电子系统的功能，将传统的固件选用及电路板设计工作放在芯片设计中进行。
在这些专业化软件中，EDA(Electronic Design Automation)具有一定的代表性，EDA技术是一种基于芯片的现代电子系统设计方法。
基于EDA技术的现场可编程门阵列(FPGA)电(ASIC) ，在数字系统设计和控制电路中越来越受到重视。
VHDL语言是电子设计的主流硬件描述语言,它更适合进行行为描述,这种方式使得设计者专注于电路功能的设计，而不必过多地考虑具体的硬件结构。
基于EDA技术的现场可编程门阵列(FPGA)电路,提出现场可编程门阵列(FPGA)是近年来迅速发展的大规模可编程专用集成电路(ASIC),在数字系统设计和控制电路中越来越受到重视。
VHDL语言是电子设计的主流硬件描述语言,它更适合进行行为描述,这种方式使得设计者专注于电路功能的设计,而不必过多地考虑具体的硬件结构。
第1章FPGA概述1.1 FPGA的简介FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
目前以硬件描述语言所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。
1.2 FPGA的应用FPGA的应用可分为三个层面：电路设计，产品设计，系统设计。
１．电路设计连接逻辑，控制逻辑是FPGA早期发挥作用比较大的领域也是FPGA应用的基石。
事实上在电路设计中应用FPGA要求开发者要具备相应的硬件知识（电路知识）和软件应用能力（开发工具）。
２．产品设计把相对成熟的技术应用到某些特定领域开发出满足行业需要并能被行业客户接受的产品。
这方面主要是FPGA技术和专业技术的结合问题，重点在性能， FPGA技术在这个领域是一个实现手段，FPGA因为具备接口，控制，功能IP，内嵌CPU等特点有条件实现一个构造简单，固化程度高，功能全面的系统产品设计。
３．系统级应用系统级的应用是FPGA与传统的计算机技术结合，实现一种FPGA版的计算机系统如用Xilinx V-4, V-5系列的FPGA，实现内嵌POWER PC CPU, 然后再配合各种外围功能，这个平台上跑LINIX等系统这个系统也就支持各种标准外设和功能接口了，这对于快速构成FPGA大型系统来讲是很有帮助的。
第2章VHDL硬件描述语言2.1 VHDL程序基本结构一个相对完整的VHDL程序通常包含实体、结构体、配置、程序包和库5个部分。
程序模板如下：LIBRARY library name;USE library name.package name.all;ENTITY entity name ISGENERIC( parameter name :string:=default value;parameter name :integer:=default value);PORT( input name,input name: IN STD-LOGIC;Input vector name:IN STD_LOGIC_VECTOR( high DOWNTO low);output name ,output name:OUT STD_LOGIC);END entity name;ARCHITECTURE a OF entity name ISSIGNAL signal name:STD_LOGIC;BEGIN--process statement (optional):--generate statement (optional)END a;2.1.1 实体实体一般用来描述所设计的系统的外部接口信号，是可视部分；其中最重要的部分是端口说明。
端口说明语句是对于一个设计实体界面的说明。
端口名是赋予每个系统引脚的名称。
一个实体通常有一个或多个端口，端口类似于原理图部件符合上的管脚。
实体与外界交流的信息必须通过端口通道流入或流出。
IEEE 1064标准包中定义了四种端口模式，其功能及符号分别是IN、OUT、INOUT、BUFFER、LINKAGE。
2.1.2 结构体结构体用于描述系统内部的结构和行为，建立输入输出之间的关系。
在一个实体中，可以含有一个或一个以上的结构体，而在每一个结构体中又可以含有一个或多个进程以及其他的语句。
其中，实体名必须是被设计的实体的名字。
结构体中的说明语句是对结构体的功能描述语句中将要用到的信号、数据类型、常数、元件、函数和过程等加以说明的语句。
结构体包含两类语句：并行语句和顺序语句。
在PROCESS中的语句是顺序执行的，当PROCESS所带的敏感信号发生变化时，PROCESS中的语句就会执行一遍。
2.1.3 库库使用说明用于打开（调用）本设计实体将要用到的库，库是专门存放预编译程序包的地方。
IEEE库：在IEEE库中有一个STD_LOGIC的包，它是IEEE正式认可的包。
STD库：STD库是VHDL的标准库，在库中有名为STANDARD的包。