交通灯基于EDA的控制系统

　　交通灯系统控制器设计要求
　　路口交通灯控制系统与其他控制系统一样，划分为控制器和受控电路两部分。控制器使整个系统按设定工作方式交替指挥车辆及行人通行，并接收受控部分反馈信号，决定其状态转换方向及输出信号，控制整个系统工作过程。按照路口交通运行实际情况，在本系统中，设定系统工作情况如下。
　　路口交通灯控制系统东西路有交通灯R（红）、Y（黄）、G（绿）；东西人行安全通道灯：RXR（红）、RXG（绿）。南北路有交通灯：r1（红）、y1（黄）、g1（绿）；南北人行安全通道灯：rxr1（红）、rxg1（绿），所有灯均为高电平点亮。设置15s通行时间和5s转换时间变模定时电路，由预置输入整数cnt决定是模15还是模5,输入逻辑cx是用来决定计数到4时清零还是到14时清零。Clk是外部提供基准秒脉冲信号。x0、x1、x2、x3是由控制器输出表示计数时间四位二进制数。上图是该系统控制器符号框图。
　　根据系统设计要求，得到控制器ASM图，如图中所示。在这里，所有输入信号均为高电平有效。该ASM图反映了交通灯系统不同状态转换过程及持续时间。
　　控制器VHDL程序设计
　　根据所分析系统ASM图，结合系统设计要求，用VHDL语言对各个模块进行编程，最后形成顶层文件，在MAX PLUSⅡ环境下进行编译与仿真，检查所编程序是否运行正确。如果出现错误，需要进行修改，直到完全通过为止。需要说明是，在进行程序编译时，要先从底层程序开始，所有底层程序都正确后，才能开始顶层程序编译。这是因为顶层程序是对底层程序概括，它是把底层程序各个模块连接起来，就相当于把每个模块功能汇聚到一起，实现整个系统控制功能，所以底层程序正确与否，关系到顶层程序运行结果。
　　在控制器程序设计中，在定义结构体时，有两种程序设计方法均可以通过编译及仿真，但在进行时序分析时结果却不同。
　　在这种设计方法中，多定义了一个信号变量，从而使得程序能按设定状态14,13,12…进行转换。通过这个实例，可以看出EDA技术作为电子设计工具功能修改及调试方便快捷，即不需要硬件电路支持就可以找到问题所在并进行修改，体现了它优越性。
　　硬件电路实现
　　根据交通灯系统控制要求，下图所示为本系统硬件电路图。该电路包含了1个CPLD芯片，2个七段LED数码显示器，20个分别表示各个方向上红、黄、绿灯，以及相应限流电阻。这个电路与其他控制方法相比，所用器件可以说是比较简单经济。经过实验，实现了预定交通灯系统控制功能。