基于EDA的交通燈控制系統(tǒng)

圖1 系統(tǒng)控制器的符號(hào)框圖

控制器的ASM圖

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，得到控制器的ASM圖，如圖2所示。在這里，所有輸入信號(hào)均為高電平有效。該ASM圖反映了交通燈系統(tǒng)的不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程及持續(xù)時(shí)間。

圖2 控制器的ASM圖

控制器的VHDL程序設(shè)計(jì)

根據(jù)所分析的系統(tǒng)的ASM圖，結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，用VHDL語言對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行編程，最后形成頂層文件，在MAX+PLUSⅡ環(huán)境下進(jìn)行編譯與仿真，檢查所編程序是否運(yùn)行正確。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，需要進(jìn)行修改，直到完全通過為止。需要說明的是，在進(jìn)行程序編譯時(shí)，要先從底層程序開始，所有底層程序都正確后，才能開始頂層程序的編譯。這是因?yàn)轫攲映绦蚴菍?duì)底層程序的概括，它是把底層程序各個(gè)模塊連接起來，就相當(dāng)于把每個(gè)模塊的功能匯聚到一起，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制功能，所以底層程序的正確與否，關(guān)系到頂層程序的運(yùn)行結(jié)果。

在控制器的程序設(shè)計(jì)中，在定義結(jié)構(gòu)體時(shí)，有兩種程序設(shè)計(jì)方法均可以通過編譯及仿真，但在進(jìn)行時(shí)序分析時(shí)結(jié)果卻不同。

(1)如果這樣定義：

在進(jìn)行程序調(diào)試時(shí)，均通過了編譯及仿真，但在進(jìn)行時(shí)序分析中，卻出現(xiàn)了不按設(shè)定的計(jì)數(shù)順序工作的結(jié)果：14, 13, 2,1, 0...。經(jīng)過反復(fù)修改調(diào)試，對(duì)程序進(jìn)行了修改，如(2)所定義的。

(2)

在這種設(shè)計(jì)方法中，多定義了一個(gè)信號(hào)變量，從而使得程序能按設(shè)定的狀態(tài)14，13，12...進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通過這個(gè)實(shí)例，可以看出EDA技術(shù)作為電子設(shè)計(jì)工具的功能修改及調(diào)試的方便快捷，即不需要硬件電路的支持就可以找到問題所在并進(jìn)行修改，體現(xiàn)了它的優(yōu)越性。

硬件電路實(shí)現(xiàn)

根據(jù)交通燈系統(tǒng)的控制要求，圖3所示為本系統(tǒng)的硬件電路圖。該電路包含了1個(gè)CPLD芯片，2個(gè)七段LED數(shù)碼顯示器，20個(gè)分別表示各個(gè)方向上的紅、黃、綠燈，以及相應(yīng)的限流電阻。這個(gè)電路與其他控制方法相比，所用器件可以說是比較簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的交通燈系統(tǒng)的控制功能。