基于EDA軟件和ASM圖法的交通燈控制器設(shè)計(jì)

錢虹凌

（山西大同大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)中心， 山西 大同 037003）

引言

EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域中一門較新的技術(shù)，他是在計(jì)算機(jī)及其軟件平臺上開發(fā)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟硬件工具[1]，基于該系統(tǒng)的EDA軟件QuartusII，以及在此基礎(chǔ)上的VHDL語言，采用的是層次化的設(shè)計(jì)方法。算法狀態(tài)機(jī)圖（ASM圖，Algorithmic StateMachine Chart）是一種描述數(shù)字系統(tǒng)控制算法的流程圖，有了ASM圖，就很容易寫出相應(yīng)的VHDL設(shè)計(jì)文本，再將其下載到CPLD器件，就可實(shí)現(xiàn)該數(shù)字系統(tǒng)的功能[2]。

1 設(shè)計(jì)原理

交通燈信號控制器主要用于主干道m(xù)與支干道f公路的交叉路口，如圖1所示，兩個路口都配有主傳感和支傳感以檢測有無車輛通行。要求應(yīng)優(yōu)先保證主干道的暢通。因此，平時處于“主干道綠燈，支道紅燈”狀態(tài)，只有在支道有車輛要穿行主干道時，才將交通燈切向“主干道紅燈，支道綠燈”，一旦支道無車輛通過時，交通燈又回到“主干道綠燈，支道紅燈”的狀態(tài)。

圖1 交通燈示意圖

交通燈的電路邏輯如圖2所示，整個系統(tǒng)包含有5個單元電路。其中，交通燈控制器JTDKZ模塊：根據(jù)主干道和支干道傳感器信號SM、SB以及時鐘信號CLK，發(fā)出主干道和支干道的指示燈控制信號MR、MY、MG、BR、BY、BG（其中，MR、MY、MG分別表示主干道紅燈、黃燈和綠燈；BR、BY、BG分別表示支干道紅燈、黃燈和綠燈），同時向各定時單元CNT45S、CNT25S及CNT05S發(fā)出使能端控制信號EN1、EN2、EN3、EN4；45S 定時單元 CNT45S、25S 定時單元CNT25S、5S定時單元CNT05S：根據(jù)SM、SB、CLK及JTDKZ發(fā)出的有關(guān)使能控制信號EN1、EN2、EN3、EN4，按要求進(jìn)行定時，并將其輸出傳送至顯示控制單元XSKZ；顯示控制單元XSKZ：根據(jù)JTDKZ模塊發(fā)出的有關(guān)使能端控制信號EN1、EN2、EN3及EN4 選擇各定時單元 CNT45S、CNT25S、CNT05S 的輸出傳送至各顯示譯碼器。

圖2 交通燈邏輯電路圖

2 系統(tǒng)部分參考程序及說明

下頁圖3和圖4為系統(tǒng)JTDKZ部分程序及說明[3-4]。其中，A狀態(tài)為主干道綠燈亮（即為 MR＜=’0’,MY＜=’0’，MG＜=’1’）支干道紅燈亮（即為 BR＜=’1’,BY＜=’0’，BG＜=’0’），當(dāng)兩個道都有車，又采到“19 s標(biāo)志位”信號，則為B狀態(tài)，且清零和停止計(jì)數(shù)，否則繼續(xù)A狀態(tài)計(jì)數(shù)；B狀態(tài)為主干道黃燈亮（即為MR＜=’0’,MY＜=’1’，MG＜=’0’），支干道紅燈亮（即為 BR＜=’1’,BY＜=’0’，BG＜=’0’）；C 狀態(tài)為主干道紅燈亮（即為 MR＜=’1’,MY＜=’0’，MG＜=’0’），支干道綠燈亮（即為 BR＜=’0’,BY＜=’0’，BG＜=’1’）；D 狀態(tài)為主干道紅燈亮 （即為 MR＜=’1’,MY＜=’0’，MG＜=’0’），支干道黃燈亮（即為 BR＜=’0’,BY＜=’1’，BG＜=’0’）。

圖3 系統(tǒng)JTDKZ部分程序及說明1

圖4 系統(tǒng)JTDKZ部分程序及說明2

圖5 交通燈控制系統(tǒng)ASM圖

圖6 程序編譯過程圖

交通燈控制系統(tǒng)ASM如圖5所示，由此即可編寫出VHDL文本如圖6所示。

3 程序編譯

編譯后，系統(tǒng)的功能完全合乎預(yù)定的要求。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)在電子系統(tǒng)的開發(fā)平臺上，縮短了周期，減少了工序，達(dá)到了預(yù)期的開發(fā)設(shè)計(jì)效果。