采用可编程逻辑器件EPM7032实现自动交通控制系统

十字路口的交通灯指挥着行人和各种车辆的安全运行。实现交通灯的自动指挥是城市交通管理自动化的重要课题。本设计的自动交通控制系统的工作过程是：一般情况下，如果主干道和支干道均无车辆要求通行，应该保证主干道绿灯亮，支干道红灯亮。此时，若支干道有车辆要求通行，则应允许支干道车辆通行；若主干道和支干道均有车辆要求通行，则应先保证主干道通行30秒钟后，才允许支干道通行。在允许支干道车辆通行前，应先使主干道黄灯亮5秒钟，支干道红灯保持5秒钟后，才变成主干道红灯亮，同时使支干道绿灯亮。在支干道保持畅通时，若主干道无车辆要求通行，则支干道始终保持畅通；如果此时支干道无车辆要求通行，则应立刻准备使主干道通车，支干道禁止通行；若此时主干道有车辆要求通行，并且支干道通行时间已超过20秒，则应准备使主干道通行。在允许主干道通行前，应先使支干道的黄灯亮5秒，主干道红灯保持5秒钟后，变成主干道绿灯亮，同时使支干道红灯亮。

据此工作过程得出的系统框图如图2所示。其中传感器部分的作用是通过在主干道和支干道上所设的传感器来检测主、支干道上是否有车辆要求通过十字路口。主、支干道上的传感器发出的信号分别用Sa和Sb表示，Sa和Sb为‘1’，表示有车辆要求通行，否则无车辆通行要求。时钟电路用来为系统提供一个稳定的clk秒脉冲信号，以供计时和系统的同步控制。定时器电路在控制器提供的计时信号cnt和清零信号cr的作用下完成定时功能，并向控制器提供5s、20s和30s的计时信号。控制器的设计是本系统的核心，其作用是根据传感器和定时器提供的信号来判断、调整和控制整个系统的状态，并控制定时电路的工作，同时提供适当的灯光控制信号。其中控制主、支干道上红、黄、绿灯的信号分别用R、Y、G和r、y、g表示；其值为‘1’表示灯亮，为‘0’表示灯灭。

该自动交通控制系统实际上是一个控制型的数字系统，根据其工作过程得出的该系统的详细算法流程图如图3所示。

图3 自动交通控制系统算法流程图

　　2．2自动交通控制系统的实现

本设计的开发环境采用Altera公司的MAX＋PlusⅡ软件工具。MAX＋PLUSⅡ是一种集设计输入、编译、仿真、综合、器件编程等功能于一体的完全集成化、易学易用的可编程逻辑设计软件。该软件允许设计人员自由选择设计输入的方法和工具，设计人员无需详细了解器件内部的复杂结构，只需选择自己熟悉的设计方法和工具就可进行设计输入。该软件提供了一种真正与结构无关的可编程逻辑设计环境，它支持不同结构的器件，如FLEX、MAX及CLASSIC系列器件等。这样，根据算法流程图就可很容易地设计出VHDL源文件，然后输入到MAX＋PlusII软件中进行调试、仿真，其仿真结果如图4所示。通过仿真波形和时序分析等功能可以验证设计的正确性，并能迅速地在不改变硬件电路的情况下修改设计，因而可大大缩短设计周期，提高效率。当确认设计无误后，可将生成的可配置文件通过Altera公司的编程电缆ByteBlaster装入到可编程逻辑器件EPM7032，然后通过调试即可完成整个设计。

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图4 自动交通控制系统仿真波形图