基于EDA软件和ASM图法的交通灯控制器设计

钱虹凌

（山西大同大学教学实验与实训中心， 山西 大同 037003）

引言

EDA技术是现代电子工程领域中一门较新的技术，他是在计算机及其软件平台上开发的系统设计的软硬件工具[1]，基于该系统的EDA软件QuartusII，以及在此基础上的VHDL语言，采用的是层次化的设计方法。算法状态机图（ASM图，Algorithmic StateMachine Chart）是一种描述数字系统控制算法的流程图，有了ASM图，就很容易写出相应的VHDL设计文本，再将其下载到CPLD器件，就可实现该数字系统的功能[2]。

1 设计原理

交通灯信号控制器主要用于主干道m与支干道f公路的交叉路口，如图1所示，两个路口都配有主传感和支传感以检测有无车辆通行。要求应优先保证主干道的畅通。因此，平时处于“主干道绿灯，支道红灯”状态，只有在支道有车辆要穿行主干道时，才将交通灯切向“主干道红灯，支道绿灯”，一旦支道无车辆通过时，交通灯又回到“主干道绿灯，支道红灯”的状态。

图1 交通灯示意图

交通灯的电路逻辑如图2所示，整个系统包含有5个单元电路。其中，交通灯控制器JTDKZ模块：根据主干道和支干道传感器信号SM、SB以及时钟信号CLK，发出主干道和支干道的指示灯控制信号MR、MY、MG、BR、BY、BG（其中，MR、MY、MG分别表示主干道红灯、黄灯和绿灯；BR、BY、BG分别表示支干道红灯、黄灯和绿灯），同时向各定时单元CNT45S、CNT25S及CNT05S发出使能端控制信号EN1、EN2、EN3、EN4；45S 定时单元 CNT45S、25S 定时单元CNT25S、5S定时单元CNT05S：根据SM、SB、CLK及JTDKZ发出的有关使能控制信号EN1、EN2、EN3、EN4，按要求进行定时，并将其输出传送至显示控制单元XSKZ；显示控制单元XSKZ：根据JTDKZ模块发出的有关使能端控制信号EN1、EN2、EN3及EN4 选择各定时单元 CNT45S、CNT25S、CNT05S 的输出传送至各显示译码器。

图2 交通灯逻辑电路图

2 系统部分参考程序及说明

下页图3和图4为系统JTDKZ部分程序及说明[3-4]。其中，A状态为主干道绿灯亮（即为 MR＜=’0’,MY＜=’0’，MG＜=’1’）支干道红灯亮（即为 BR＜=’1’,BY＜=’0’，BG＜=’0’），当两个道都有车，又采到“19 s标志位”信号，则为B状态，且清零和停止计数，否则继续A状态计数；B状态为主干道黄灯亮（即为MR＜=’0’,MY＜=’1’，MG＜=’0’），支干道红灯亮（即为 BR＜=’1’,BY＜=’0’，BG＜=’0’）；C 状态为主干道红灯亮（即为 MR＜=’1’,MY＜=’0’，MG＜=’0’），支干道绿灯亮（即为 BR＜=’0’,BY＜=’0’，BG＜=’1’）；D 状态为主干道红灯亮 （即为 MR＜=’1’,MY＜=’0’，MG＜=’0’），支干道黄灯亮（即为 BR＜=’0’,BY＜=’1’，BG＜=’0’）。

图3 系统JTDKZ部分程序及说明1

图4 系统JTDKZ部分程序及说明2

图5 交通灯控制系统ASM图

图6 程序编译过程图

交通灯控制系统ASM如图5所示，由此即可编写出VHDL文本如图6所示。

3 程序编译

编译后，系统的功能完全合乎预定的要求。

4 结语

该系统在电子系统的开发平台上，缩短了周期，减少了工序，达到了预期的开发设计效果。