基于FPGA的交通灯的设计与实现
基于FPGA的交通灯设计
摘要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实现的。
本文将介绍基于FPGA技术和Quartus||开发平台实现十字路口交通灯控制器的一种方案。
利用VHDL硬件描述语言描述各模块程序，并在Quartus||环境下编译、仿真，生成顶层文件后下载在FPGA器件EP2C8Q208C8上进行验证。
验证结果表明，设计基本上实现了交通灯控制器所要求的控制过程，包括倒计时显示功能和主、支干道的红、黄、绿灯交替显示功能，表明我的设计思想是正确的。
本设计采用的VerilogHDL是一种全方位的硬件描述语言具有极强的硬件描述能力，能支持系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级三个不同层次的设计支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述、覆盖面广、抽象能力强，因此在实际应用中越来越广泛。
关键词：EDA EPGA Quartus||交通灯1.设计任务与要求（1）设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。
（2）红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。
（3）主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。
主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。
（4）主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。
（5）在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。
2.系统设计总体方案整体框架思路为：首先将教学实验箱提供的50MHZ时钟信号分频，转换为可利用的1Hz CP信号，同时为了实现绿灯在1s内闪烁一次，再转换出一个2Hz的CP信号提供给需要闪烁的绿灯。
然后是设置时间的功能模块，通过开关可以分别设置四个方向的运行时间，并将设置的时间传送到状态转换模块中。
基于FPGA交通信号灯控制器的设计与实现毕业设计
题目 基于FPGA 的交通灯控制器的设计与实现专业 电子信息 班级 1 学号 12 姓名 张扬 主要内容、基本要求、主要参考资料等：模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用交通灯模块上的两组红、黄、绿LED 发光二极管作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。
设计说明：有两条公路，一条是交通主干道，另一条是支干道。
在主干道和支干道的交叉路口上，设置了红、黄、绿灯，进行交通管理，如图1所示。
支干道主干道图 1 路口交通管理示意图基本要求如下：① 交通灯从绿变红时，有4s 黄灯亮的间隔时间；② 交通灯从红变绿是直接进行的，没有间隔时间；③ 主干道的绿灯时间为20s ，支干道的绿灯时间为10s ；④ 在任意时间，显示每个状态开始到结束所需要的时间。
由此可以得出交通信号灯A ，B ，C ，D 的4种状态，如表1所示。
表 1 交通信号灯的4种状态 交通信号灯 A B C D主干道的交通灯 绿（20s ） 黄（4s ） 红（10s ） 红（4s ）支干道的交通灯红红绿黄主要参考资料：【1】张洪润.FPGA/CPLD应用设计200例（上册）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009.【2】潘松.EDA技术实用教程（第三版）[M].北京：科学出版社，2006. 完成期限：2009年11月到2010年6月指导教师签章：专业负责人签章：2009年11月6日诚信承诺本人__________声明，本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成，论文所利用的一切资料均符合论文著作要求，且在参考文献中列出。
作者签字：年月日摘要近年来，随着社会上特别是城市中机动车保有量的不断增加，在现代城市的日常运行控制中，车辆的交通控制越来越重要。
在十字交叉路口，越来越多的使用红绿灯进行交通指挥和管理[1]。
本课题以FPGA硬件描述语言为设计手段，完成了交通信号灯控制电路的开发，其中交通信号灯控制电路的开发目的是设计一个适用于主、支干道十字交叉路口的红黄绿交通灯的控制系统，通过合理设计系统功能，使红黄绿的转换有一个准确的时间间隔和转换顺序，当然这就需要一个自动和安全的系统对红、黄、绿灯的转换进行控制。
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。
基于FPGA的交通灯设计(状态机)
基于FPGA的交通灯设计规范一、功能描述：本设计实现一个交通信号灯，具体功能如下：1.异步信号复位，复位后1组为红灯亮2组为绿灯亮，数码管显示从24开始依次递减计数2.实现红黄绿灯的延时交替亮灭，分两组灯，1组红灯亮时，2组为黄灯，5秒后，1组红灯亮，2组绿灯亮；25秒后，1组黄灯亮，2组红灯亮；5秒后，1组绿灯亮，2组红灯亮。
如此交替重复3.计时时间25秒、5秒显示在数码管上。
分别为：从24依次递减到0，从4依次递减到0二、输入输出信号描述：系统结构框图顶层模块说明：1、fenpin：将50MHz晶振转为1Hz作为时钟频率；2、delay：计数延时；3、state：指出状态转移顺序；4、shuma：将计数延时用数码管输出显示。
设计说明：设计分为分频、延时、状态机、数码管显示四个模块。
分频，将50MHz的系统时钟转为1Hz。
计数延时，让状态机能在合适的时间点进行状态切换。
状态机，完成状态间的切换，输出。
数码管显示，将延时模块的计时输出值转换为数码管输出显示。
状态机的输出状态信号标志flag=out[1]|out[4]，即为：判断此时的两组输出是否有黄灯亮。
flag_data=flag，作为计数延时模块的输入，用状态信号标志flag_data和计数值cnt来共同控制计数模块是5秒还是25秒。
四、子模块描述：4.1、fenpin：分频模块1、功能描述将实验板上的50MHz的石英晶振频率转为1Hz。
2、管脚描述每当clock时钟上升沿来临时，内部寄存器sum从0递加，加至25000000时，对clk进行取反操作，则可得到频率为1Hz的clk时钟4.2、delay：延时模块1、功能描述计数延时，让状态机能在合适的时间点进行状态切换。
用计数值和状态信号标志的与结果（cnt==0 && flag_data）来判断计数延时的初始值应为24还是44.3、state：状态机模块1、功能描述完成状态间的切换，输出。
基于FPGA的交通灯
《EDA技术使用教程》课程设计报告题目名称：基于FPGA的十字路口交通灯控制器设计学生姓名：学号：专业年级：指导教师：时间：2015年1月3日目录目录 (1)1 设计任务与要求 (2)2 方案设计与论证 (2)2.1系统设计思路 (2)2.2系统设计方案分析 (4)3 交通控制灯各模块电路设计 (5)3.1分位电路模块fenwei (5)3.2 控制模块 controller (6)3.3 时钟分频模块frequency10Hz和frequency (11)3.4 带闪烁功能的七段数码驱动显示模块display (14)4 交通控制灯顶层电路设计 (16)4.1 原理说明 (16)4.2 端口设计说明 (17)4.3 仿真与结果分析 (17)5 心得体会 (19)6 参考文献 (20)1设计任务与要求基于FPGA的十字路口交通灯控制器1）红、黄、绿灯分别用1bit控制；2）每一个状态分配一个时间显示（两位十进制数，倒计时）；3）符合实际交通规律。
2方案设计与论证2.1系统设计思路（1）本系统设计中均采用混合设计的方法，将整体方案划分成若干个模块进行设计。
采用VHDL硬件描述语言和原理图描述相结合的方式，对多种应用电路进行设计，其中底层电路（即模块电路）采用VHDL硬件描述语言方式实现，顶层电路采用原理图描述方式实现。
（2）在十字路口的两个方向上各设一组红、绿、黄灯，显示顺序为其中一个方向是（东西方向）是绿灯、黄灯、红灯；另一方向（南北方向）是红灯、绿灯、黄灯。
设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间。
其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别是20s、5s和25s。
当各条路上任意一条上出现特殊情况时，如当消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆通过时，各方向上均是红灯，倒计时停止，且显示数字在闪烁。
当特殊运行状态结束时，控制器恢复原来状态，继续正常运行。
（3）系统设计流程提出系统设计要求需求分析模块化方案设计底层电路设计----VHDL模块电路设计顶层电路设计----原理图描述+各模块连接FPGA整体方案设计实现FPGA整体方案编译仿真功能仿真时序仿真硬件搭接和运行FPGA整体方案设计完成图1 系统设计流程2.2系统设计方案分析根据任务要求，计数器的值和交通灯亮灭关系如图2所示。
基于FPGA的交通信号灯课程设计(以VHDL语言实现)
基于FPGA的数字电子技术课程设计（以VHDL语言实现）课题：交通信号灯设计题目：1.由主干道A和支干道B的汇合点形成十字交叉路口，在交叉路口处设有红绿黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则让行驶到路口的车辆有时间停靠到禁止线外。
用两位数码管显示当前主支干道所处的状态。
红黄绿分别用R，Y，G表示。
2.主干道车辆较多，所以绿灯亮灯时间为50S；支干道亮绿灯时间设为30S。
当主干道允许通行亮绿灯时则支干道亮红灯；支干道亮绿灯时也相反。
每次由绿灯转变为红灯时，期间要亮5S的黄灯。
3.交通灯正常运行时，用四位数码管显示主干道和支干道的倒计时时间。
4.能实现系统总清0，清0后计数器由初始状态开始计数。
5.具有一定的扩展功能。
一.设计思路1.根据设计题目要求可以得出交通信号灯控制器的设计用“状态法”来实现较好，因此先划分出交通灯显示时的几个较大的状态。
设状态用S表示。
S0：主干道亮黄灯支干道亮红灯亮灯5SS1：主干道亮红灯支干道亮绿灯亮灯30SS2：主干道亮红灯支干道亮黄灯亮灯5SS3：主干道亮绿灯支干道亮红灯亮灯50S状态之间应该要能实现循环：S0=>S1=>S2=>S3=>S02.然后再考虑在每个状态下要能够实现的功能。
根据题目可知在每个状态下要能实现将交通灯的颜色变换以字母的形式显示在两位数码管上，每位各表示一条道路。
在交通灯颜色输出的同时还要能够实现计数的输出，也就是各路灯转换前剩余的时间量。
3.在实现了各个状态下的功能后就要考虑加上清0功能与紧急功能，清0也就是复位功能。
在复位时实现系统清0，并且清0后计数器从初始状态开始计时，在此将S0状态视为初始状态。
也就是清0完毕后系统进入S0状态。
课题中将紧急功能设为两条路都显示红灯，并且计数器全置0。
4.这些实现的功能都加入后就可以对所写的VHDL语言进行测试与仿真了。
在其中实现对所写语言的改进和完善，并得到仿真图结合仿真图再进行修改。
毕业设计论文 基于FPGA的交通灯设计
摘要交通信号指示灯是城市中交通指挥疏导中不可缺少的智能工具。
以前用到的大多数交通灯的控制系统都是采用单片机或者PLC进行设计开发的。
本文将采用VHDL硬件描述语言来论述各模块代码，并在Quartus II开发环境下进行编译，在硬件板子上进行调试和演示。
在计算机上运行成功并生产生成顶层文件后下载在FPGA器件EP2C5T144开发板子上进行验证。
通过调试结果显示，本文的设计完全可以满足现在交通指挥的需求，包括时间提示显示、相关状态控制和主、支干道的红、黄、绿灯交替显示功能。
本文在交通灯控制的基础上，对硬件描述语言以及其设计流程做了简单介绍。
EDA工具是一种十分重要的VHDL语言开发工具，它是一款能够对设计过程中任何一个环节或者阶段进行计算机模拟的强大工具，因而，该工具能够确保准确的设计，减少设计周期，大大降低成本。
基于FPGA的交通灯控制器具有较高的可靠性、擦写迅速、高效的运算能力、故障少、设计简单、质量轻以及体积不大等优势。
本次设计将采用EP2C5T144最小系统开发板，因为它的体积不大，可以轻松嵌入到外围电路中，完全可以快速进行逻辑判断，数据计算以及系统运算等。
本文采用QuartusII软件进行开发，运用自顶向下的新型设计方法。
关键词：自动、逻辑、交通灯、EDA、FPGAAbstractTraffic light controller plays a very important role in the regulation of urban traffic. The traditional traffic light controller is based on single-chip microcomputer or PLC. This paper introduces a scheme based on FPGA technology and II Quartus development platform to realize the intersection traffic light controller. Using VHDL hardware description language description of the module program, and in the II Quartus environment to compile, simulate, generate the top level files downloaded in the FPGA device EPF10K10LC84 FLEX for verification. The verification results show that the basic design to achieve the control of traffic light controller, including the countdown time display function and main function, the special state control, a road of red, yellow, and green light display function alternately, indicating that the design scheme is correct. In this paper, the design process of the traffic light controller, and briefly introduces the hardware description bright prospect in the digital system design of VHDL language structure model and process design, VHDL design advantages and the language and an important position.EDA tools for electronic design personnel is extremely important, it can in each stage of electronic design, the level of computer simulation and verification, to ensure the design accuracy and can shorten the design cycle and reduce design cost. Can realize the automatic control of traffic lights crossroads traffic lights. Based on the FPGA design of traffic lights system has high reliability, real-time flash, high operation speed, the failure rate is low, the circuit is simple, and the volume is small. This design uses Altera cycloneii series ep2c5t144 chip as the core of the minimum system, it can easily embed into the actual traffic lights application system, can realize the function of the simple logic control, data acquisition, signal processing and mathematical computing; using QuartusII software as a development platform; using top-down design Keywords: automatic, logic, traffic lights, EDA, FPGA目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1 绪论 (2)1.1论文研究背景及意义 (2)1.2 FPGA开发的历史及简介 (3)1.3 EP2C5T144最小系统介绍 (4)1.4 本文研究的主要内容 (5)2 硬件设计 (7)2.1硬件开发环境介绍 (7)2.2硬件开发环境平台搭建 (7)2.3原理图设计 (12)3 软件设计 (16)3.1软件开发平台介绍 (16)3.2软件开发平台搭建 (17)3.3程序设计 (18)3.3.1 程序设计分析 (18)3.3.2 程序设计中需要注意的问题 (19)4 实物模型展示 (23)4.1 实物模型介绍 (23)4.2 实物模型演示方法 (24)4.2 仿真说明 (24)总结 (26)参考文献............................................................ 错误!未定义书签。
基于FPGA的交通灯设计(课程设计)
FPGA综合设计实验报告题目基于FPGA的交通灯控制器的设计作者专业日期 2013年3月29日1.设计任务：基于FPGA的交通灯控制器的设计2.设计要求：（1）十字路口由一条东西方向的主干道和一条南北方向的支干道构成，主干道和支干道均有红、黄、绿3种信号灯；（2）保持主、支干道红、绿交替变换；（3）绿灯转红灯过程中，先由绿灯转为黄灯，5秒后再由黄灯转为红灯；同时对方由红灯转为绿灯；（4）系统需具有复位及特殊情况紧急处理功能。
（5）了解交通灯控制器的工作原理，完成控制器的硬件电路设计及软件设计。
3.总体设计方案：从题目中计数值与交通灯的亮灭的关系如图（1）所示。
当主干道绿灯55秒和5秒黄灯过渡时，支干道必须禁止通行，即支干道红灯亮55+5=60秒；当支干道由红灯转为绿灯时，支干道亮55秒绿灯和5秒黄灯过渡，此时主干道红灯应亮55+5=60秒。
图1 交通灯控制要求4.硬件电路基本原理分析：动态LED显示的设计方法是将不同LED模块的所有的LED的驱动端一对一地连接到一起，而将其公共极（阴极或阳极）分别由不同的IO口来驱动（主要针对7段码和LED点阵模块）。
动态显示方式主要是出于简化电路和产品成本考虑在大多数场合都可以达到用户要求。
动态显示虽然占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。
另外，本设计显示需要使用的是4个七段显示数码管。
在计时结果显示电路中，七段数码管显示部分是一个不容忽视的环节，如若处理不得当，可能引起系统功率过大，产生散热问题，严重时甚至会导致系统的烧毁。
为了解决好以上问题，下面就对七段数码管显示电路做简要的分析和介绍。
通常点亮一个LED所需的电流是5～50 mA，通电的电流愈大，LED的亮度愈高，相对的也会使其寿命缩短。
一般以10 mA的导通电流来估算它所必须串联的阻值，其计算方式参考如图1所示。
图1 单个LED的串接电阻计算方式七段显示器可分为共阳极、共阴极型两种，它们都可以等效成8个LED的连接电路，其中如图2就是共阴极型七段显示器的等效电路和每节LED的定义位置图。
基于FPGA的交通灯设计报告
合肥学院综合课程设计报告题目：基于ＦＰＧＡ的交通灯设计专业：电子信息工程班级：０９电子（２）班姓名：周峰导师：成绩：２０１２年１２月１１日基于ＦＰＧＡ的交通灯设计一：题目要求1：主干道绿灯时，支干道红灯亮，反之亦然，两者交替允许通行。
主干道每次放行40秒，支干道每次放行30秒。
每次路灯亮，前10秒为左转灯亮，后5秒为黄灯亮。
余下为直行灯亮、2：能实现正常的倒计时显示功能。
3：能实现总体清零功能；计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。
二：题目分析1：在十字路口东西方向和南北方向各设一组左转灯、；显示的顺序为：左转灯绿灯黄灯红灯。
2：设计一个倒计时显示器。
倒计时只显示总体时间。
主干道左转灯、红灯、绿灯和黄灯亮的时间分别是10秒、30秒、25秒、5秒。
支干道左转灯、红灯、绿灯和黄灯亮的时间分别是10秒、40秒、15秒、5秒状态表如表3-1所示：3三：选择方案1：方案一在VHDL设计描述中，采用自顶向下的设计思路，该思路在自顶向下的VHDL 设计描述中，通常把整个设计的系统划分为几个模块，然后采用结构描述方式对整个系统进行描述。
根据实验设计的结构功能，来确定使用哪些模块以及这些模块之间的关系。
通过上面的分析，不难得知可以把交通灯控制系统划分为3个模块：时钟模块、控制模块、分频模块。
2：方案二不采用方案一的分模块设计，直接用进程写程序。
该程序由7个进程组成，进程P1将CLK信号分频后产生1秒信号，P2形成0-49的计数器，进程P3、P4用来控制的信号灯亮灭的，其中P5、P6产生数码管显示的倒数的十进制形式。
进程P7实现状态转换和产生状态转换的控制信号，进而控制数码管显示。
由于方案一中使用进程会使程序变得很复杂，不易理解，所以我采用了方案二。
四：方案二ASM图设计开关控制部分ASM图ASM图说明：i、j、k、分别代表开关状态；1表示开关闭合，为高电平；0表示开关断开为低电平。
当开关处于不同的状态时，分别给变量G不同的值，用来实现控制通行时间。
(完整版)基于FPGA的交通灯毕业设计论文
基于FPGA的交通灯设计摘要EDA工具对于电子设计人员来说极其重要，它可以在电子设计的各个阶段、层次进行计算机模拟验证，确保设计的准确性，可缩短设计周期，降低设计成本。
本文介绍的是数字信号交通灯，利用EDA设计工具，采用VHDL语言开发设计，并通过FPGA(即现场可编程门阵列)芯片设计来实现系统控制功能。
数字信号交通灯可以实现十字路口红绿灯的自动控制。
基于FPGA的交通灯设计系统具有可靠性强、实时快速擦写、运算速度高、故障率低、电路简单,且体积小的特点。
本毕业设计采用的是Altera公司CycloneII系列的EP2C5T144芯片作为核心最小系统，它可以方便嵌入到实际的交通灯应用系统中，可以完成简单的逻辑控制、数据采集、信号处理、数学计算等功能；使用QuartusII软件作为开发平台；采用自顶向下的设计思路对系统进行模块化设计和综合，并通过波形仿真和硬件实现两种方式实现并验证数字信号交通灯的功能。
关键词VHDL，交通灯，EDAABSTRACTEDA tools is extremely important to electronic designers, to ensure the accuracy of the design ,it can verify computer simulations in all stages and levels of electronic design ,it can also shorten the design cycle and reduce design costs .This article describes a digital signal traffic lights ,using EDA design tools ,and VHDL ,and FPGA(the Field Programmable Gate Arrays),through the chip to design system control functions.Digital signal traffic light traffic lights can achieve automatic control of the crossroads .The design of FPGA-based traffic light system , lower rate of fault, simple circuit and small volume. During this graduation project, I take the Altera Corporation CycloneII series EP2C5T144 chip as the minimum system core, it can be easily embedded in the actual application of the traffic light system, it can do simple logic control, data acquisition, signal processing, mathematical calculations and other functions；using QuartusII as development platform; using top-down design ideas to system modular design and synthesis, and through waveform simulation and two ways to complete and verify the function of digital signal traffic lights.Key Words：VHDL, Traffic light, EDA目录绪论 (1)1 简述EDA (3)1.1 EDA技术及其发展 (3)1.2 EDA技术的优势 (3)2 FPGA概述 (7)2.1 FPGA的简介 (7)2.2 FPGA设计交通灯的意义 (7)3 硬件描述语言VHDL (9)4 QuartusII软件 (10)4.1 QuartusII简介 (10)4.2 基于QuartusII的设计流程 (10)5 系统设计与仿真 (12)5.1 系统介绍 (12)5.1.1 设计任务 (12)5.1.2 设计要求 (13)5.2 系统设计仿真 (14)5.2.1 系统框图的设计 (14)5.2.2 工程设计流程框图 (15)5.2.3 芯片的选择 (15)5.2.4 各个模块的设计与仿真 (15)结论 (26)参考文献 (27)附录 1 (28)附录 2 (36)答谢 (37)绪论在现代城市的日常运行控制中，车辆的交通控制越来越重要，道路超负荷承载现象严重，致使交通事故逐年增加。
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。
《FPGA系统设计》实验报告》交通灯控制系统的设计实验
《FPGA系统设计》实验报告》交通灯控制系统的设计实验一 .实验目的了解交通灯及控制系统的控制及其显示模块。
二．实验要求1.交通灯从绿色变成红色时，要经过黄色的过渡，黄色灯亮的时间为5秒:2.交通灯从红色变成绿色时，不要需要经过黄色灯的过渡，直接由红色变成绿色，绿色灯点亮的时间为25秒，红色灯点亮的时间为20秒;3.各种灯点亮时，要实现时间的倒计时显示。
三．实验操作步骤假设十字路口的方向为xy两方向，对两个方向需要两个控制模块来控制交通灯的点亮，还需要时间倒计时显示，即需要显示模块，因此系统的总设计模块图由三大模块组成，分别是xy两方向的控制模块，显示模块。
其中显示模块又由三个子模块构成，分别是数码管选择模块，数据分配模块，数码管驱动模块。
控制模块的设计控制模块是控制系统的核心部分，它实现了交通灯的三种颜色的交替点亮和时间倒计时的控制。
x方向控制代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE .STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CORNA ISPORT (CLK:IN STD_LOGIC;R,G,Y:OUT STD_LOGIC;TIMH,TIML:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END CORNA;ARCHITECTURE CORNER OF CORNA ISTYPE RGY IS (GREEN,YELLOW,RED);BEGINPROCESS(CLK)VARIABLE A:STD_LOGIC;VARIABLE TH,TL:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);VARIABLE STATE:RGY;BEGINIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THENCASE STATE ISWHEN GREEN=>IF A='0'THENTH:="0001";TL:="1001";A:='1';G<='1';R<='0';Y<='0';ELSEIF NOT(TH="0000" AND TL="0001")THENIF TL="0000" THENTL:="1001";TH:=TH-1;ELSETL:=TL-1;END IF;ELSETH:="0000";TL:="0000";A:='0';STATE:=YELLOW;END IF;END IF;WHEN YELLOW=>IF A='0' THENTH:="0000";TL:="0100";A:'1';Y<='1';G<='0';R<='0';ELSEIF NOT(TH="0000" AND TL="0001")THEN TL:=TL-1;ELSETH:="0000" ;TL:="0000";A:='0';STATE:=RED;END IF;END IF;WHEN RED=>IF A='0' THENTH:="0010";TL:="0100";A:='1';R<='1';Y<='0';G<='0';ELSEIF NOT(TH="0000" AND TL="0001")THEN IF TL="0000"THENTL:="1001";TH:=TH-1;ELSETL:=TL-1;END IF;ELSETH:="0000";TL:="0000";A:='0';STATE:=GREENEND IF;END IF;END CASE;END IF;TIMH<=TH;TIML<=TL;END PROCESS;END CORNER;在以上程序中，实体部分定义的输入时钟信号clk为1Hz的脉冲信号，r、g、y为接水通灯的信号，timh 和timl为时间显示信号的十位和个位值。
基于FPGA的智能交通灯的设计与开发
基于FPGA的十字路口交通信号灯摘要本文主要介绍十字路口交通灯控制器的设计。
首先，介绍交通控制系统以及交通红绿灯控制电路的发展现状；然后采用硬件描述语言进行的交通灯控制器设计。
重点介绍了控制系统各部分的设计，以及各个模块之间的同步处理。
为了克服交通信号灯控制系统传统设计方法的弊端,更加适应城镇交通现状,利用VHDL语言、采用层次化混合输入方式,设计了具有3种信号灯和倒计时显示器的交通信号灯控制系统,在QuartusⅡ下进行仿真,并下载到FPGA 中制作成实际的硬件电路进行了模拟运行.使用该方法设计的交通灯控制系统电路简单、运行可靠、易于实现,可实现对交通信号的控制和显示功能。
关键词HDPLD；十字路口交通灯；控制器；车辆行人安全Based on FPGA intersection traffic lightsAbstractThis paper mainly introduces the intersection traffic lights the controller design. First, introduce traffic control system and the traffic lights control circuit development present situation; Then the hardware description language of traffic light controller design. Mainly introduces control system design, and thevarious parts of the synchronous processing between each module. Finally, simulation, test controller is correct.Key wordsHDPLD; Crossing traffic lights; Controller; Vehicle pedestrian safety1 前言城市交通是一个集经济性与社会公益性于一体的领域，包括管理体制、城市规划布局、投融资体制、交通方式选择、公共交通运营组织、交通需求管理、交通流量控制与管理等等方面的内容，涉及到管理、法规、规划、工程、TRANBBS技术、财政、教育、环境、能源、信息以及人文等社会经济诸多学科领域。
基于FPGA的交通灯控制课程设计报告
基于FPGA的交通灯控制课程设计报告课程设计报告设计题目：基于FPGA的交通灯控制专业班级学号学生姓名指导教师设计时间教师评分2012年12月14日目录1、概述 (1)1．实验目的 (1)1.2课程设计的组成部分 (1)2、交通灯设计的内容 (2)3、总结 (5)3.1课程设计进行过程及步骤 (5)3.2体会收获及建议 (10)4、教师评语 (10)5、成绩 (11)1、概述1．实验目的（1）熟悉利用QuartursⅡ开发数字电路的基本流程和QuartursⅡ软件的相关操作。
（2）掌握基本的设计思路，软件环境参数配置，仿真，管脚分配，利用JTAG/AS进行下载等基本操作。
（3）了解VerilogHDL语言设计或原理图设计方法。
（4）通过本知识点的学习，了解交通灯的工作原理，掌握其逻辑功能及设计方法。
1.2课程设计的组成部分（1）系统功能：实现十字路口的交通灯显示。
（2）系统要求：a. 要求控制南北、东西方向各3个灯（红、黄、绿）的亮灭；b. 用LED0-LED5六个灯来代表红绿灯，其中LED0-LED2表示南北方向的红，黄，绿灯，LED3-LED5表示东西方向的红，黄，绿灯。
c. 要求南北方向红灯亮5秒，同时东西方向绿灯亮3秒，绿灯结束后，东西方向黄灯亮2秒。
转东西红灯亮5秒，同时南北绿灯亮3秒，绿灯结束后，南北黄灯亮2秒，一直循环。
（3）引脚分配：2、交通灯设计的内容主程序module jtd(clk,led);input clk;output[7:0]led;reg[7:0]led;reg[4:0]state;always @ (posedge clk)begin state = state + 5'b00001;case(state)5'b00000:led<=8'b00001001;5'b00001:led<=8'b00100001; //南北红灯亮5秒，东西绿灯亮3秒，在转东西黄灯2秒5'b00010:led<=8'b00000000;5'b00011:led<=8'b00100001;5'b00100:led<=8'b00000000;5'b00101:led<=8'b00100001;5'b00110:led<=8'b00000000;5'b00111:led<=8'b00010001;5'b01000:led<=8'b00000000;5'b01001:led<=8'b00010001;5'b01010:led<=8'b00000000;5'b01011:led<=8'b00001100; //东西红灯亮5秒，南北绿灯亮3秒，在转南北黄灯2秒5'b01100:led<=8'b00000000;5'b01101:led<=8'b00001100;5'b01110:led<=8'b00000000;5'b01111:led<=8'b00001100;5'b10000:led<=8'b00000000;5'b10001:led<=8'b00001010;5'b10010:led<=8'b00000000;5'b10011:led<=8'b00001010;5'b10100:led<=8'b00000000;default:state=5'b00000;endcaseendendmodule分频器部分，获得便于试验观察的时钟信号module fpq(clk_out,clk_in);input clk_in;output clk_out;reg clk_out;reg[25:0] counter; //50_000_000=1011_1110_1011_1100_0010_0000_00 parameter cnt=25_000_00; // 50MHz is the sys clk,50_000_000=2FAF080always @(posedge clk_in)begincounter<=counter+1;if(counter==cnt/2-1)beginclk_out<=!clk_out;counter<=0;endendendmodule3、总结3.1课程设计进行过程及步骤a. 用Quartus II 8.0 (32-Bit)软件建立工程：b.在工程建立好后，再建立verilog HDL filec.建好verlog HDL file 后，在里面写入两个程序（一个主程序，一个子程序），将写好的程序保存，并编译，确定没有错误后，输入引脚分配。
fpga交通信号灯课程设计报告
fpga交通信号灯课程设计报告FPGA交通信号灯课程设计报告一、引言交通信号灯是城市交通管理系统中重要的组成部分，它能够有效地引导车辆和行人的交通流动，提高交通效率和安全性。
为了更好地理解和应用FPGA技术，我们选择了交通信号灯作为课程设计的主题。
本文将详细介绍FPGA交通信号灯的设计思路和实现过程。
二、设计目标本次课程设计的主要目标是利用FPGA实现交通信号灯的控制系统，通过灯光的闪亮和转换来模拟不同道路的交通流向。
具体设计要求如下：1. 使用FPGA实现交通信号灯的控制逻辑；2. 能够模拟不同道路的交通流向，并能够根据实际情况进行灯光的闪亮和转换；3. 能够通过按钮进行手动控制或者自动控制。
三、设计思路本次课程设计的核心是设计交通信号灯的控制逻辑。
首先，我们需要确定交通信号灯的灯光布局和控制方式。
一般来说，交通信号灯包括红灯、黄灯和绿灯，分别代表停止、警告和通行。
根据交通流向的不同，我们需要设计不同的灯光组合和切换方式。
在FPGA设计中，我们可以使用状态机的方式来实现交通信号灯的控制逻辑。
通过定义不同的状态和转换条件，我们可以控制交通信号灯的灯光切换。
同时，我们还可以通过外部按钮的输入来实现手动控制功能，或者通过计时器的方式实现自动控制功能。
四、设计实现1. 硬件设计在硬件设计方面，我们需要使用FPGA开发板搭建交通信号灯的控制系统。
首先，我们需要将FPGA开发板与红、黄、绿三色LED灯进行连接，以实现灯光的控制。
同时，我们还需要将FPGA开发板与外部按钮进行连接，以实现手动控制功能。
2. 软件设计在软件设计方面，我们需要使用Verilog HDL来描述交通信号灯的控制逻辑。
首先，我们需要定义不同的状态，例如红灯亮、黄灯亮和绿灯亮等。
然后，根据不同的状态和转换条件，我们可以使用if-else语句或case语句来实现灯光的切换。
最后，我们需要根据外部按钮的输入来实现手动控制功能，或者使用计时器模块来实现自动控制功能。
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。
基于FPGA的智能交通灯的设计与开发
基于FPGA的智能交通灯的设计与开发近年来，随着城市化进程的不断加快，交通拥堵问题日益突出。
智能交通灯作为城市交通管理的重要组成部分，其控制策略的优化与改进显得尤为重要。
本文将基于FPGA技术，对智能交通灯进行设计与开发，以实现交通流的优化与提高路口的通行效率。
首先，我们需要设计一个基于FPGA的智能交通灯控制系统。
该系统的核心是交通灯控制器，通过使用FPGA来实现交通灯的逻辑控制规则。
交通灯控制器可以根据交通流量和道路情况，调整交通灯的信号灯状态，以实现交通流的最大化。
同时，系统还需要与传感器和摄像头等设备进行联动，实时获取交通流量和车辆情况，以便更好地调整交通灯的控制策略。
其次，我们需要设计一个高性能的交通流量检测模块。
该模块可以使用FPGA实现图像处理算法，对交通流量进行实时检测和统计。
通过分析图像数据，可以精确计算出每个方向上的车辆数量和车辆类型，从而更好地进行交通灯的控制和调度。
此外，我们还可以加入智能算法和优化算法来进一步提高交通灯的控制效果。
例如，可以使用智能算法来预测未来一些时刻的交通流量，从而根据预测结果来调整交通灯的控制策略。
同时，还可以使用优化算法来寻找最佳的交通灯控制策略，以进一步提高路口的通行效率和缓解交通拥堵问题。
最后，我们需要进行实验和测试，验证设计与开发的有效性和可行性。
通过使用FPGA作为硬件平台，可以快速实现智能交通灯控制系统，并对系统进行实时监测和调试。
如果实验结果表明系统具有较好的交通流调整效果和通行效率，则可以进一步优化和完善系统。
综上所述，基于FPGA的智能交通灯的设计与开发是一项颇具挑战性的工作。
通过充分发挥FPGA的可编程性和并行计算能力，可以实现智能交通灯的高效控制和优化，从而提高城市交通管理的水平和效率。
同时，设计与开发的成功将为解决城市交通拥堵问题提供一种新的思路和方法。