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基于 FPGA 的交通灯控制器的设计The design of the controller of traffic lights Based on FPGA/Yongqiang Wang【摘 要】本系统是以 Altera 公司的 FPGA， ACEX1K 系列 EP1K30TC144-3 为核心 控制 器， 利用 FPGA 芯片完成了十字路口交通灯控 制器的设计。该系统主要由两个部分组成： 硬 件部分和控制部分。控制部分核心是用 VHDL 语言实现了基于状态机的交通灯控制器， 还包 括分频模块和显示控制模块。该系统可以实现 十字路口双向小于 99 秒的倒计时及双向红绿 灯的控制，显示输出使用数码管和 LED 灯实 现。 【关键词】交通灯控制器 FPGA 状态机 Abstract : The paper mainly discusses the design of the controller of traffic lights based on FPGA.文 / 王永强2.2 分频模块 FPGA 采用 10M 有源晶振作为系统时钟， 采用 4 个 10 分频模块获得 1KHz 时钟作为数 码管动态输出扫描时钟，在使用 3 个 10 分频 模块获得 1Hz 时钟作为倒计时显示及控制器 状态跳变的时钟。 2.3 显示模块 系统采用数码管和 LED 灯作为 输 出 设 备。其中数码管采用动态显示方式， FPGA 输 出的计数值经多路开关轮流输出到输出接口 芯片 74LS47 上，经过译码后送数码管；同时 FPGA 输出显示扫描信号经扫描译码后控制 数码管的位选信号点亮相应的数码管。 多路开 关的控制信号和扫描模块采用相同的选择信 号 （SEL） 确保同步， 因此当输出确定含义的计 数值时点亮确定的数码管。 由于扫描信号的频 率为 1KHz， 速度比较快， 即使同一时刻只点亮 一个数码管， 对用户而言是全部数码管都是点 亮的。FPGA 还输出交通灯的红、 绿灯控制 黄、 信号控制 LED 的亮灭。 结束语 本系统基于 EDA 技术， 实现了基于 FPGA 的交通灯控制器的设计， 探索适合初学者学习 和应用 FPGA/CPLD 的方法。设计采用状态机 的设计思路， 控制部分设计简单、 清晰； 还包括 了加计数器、 减计数器等时序逻辑电路， 分频 模块、 多路开关、 扫描译码电路等需要同步配 合的模块设计； 内容包含丰富。非常适合初学 EDA 技术和 FPGA/CPLD 应用设计的学生 学 习， 引领学生学习 EDA 技术。测试结果表明， 基于 FPGA 的交通灯控制器可以实现设计要 求， 完成对十字路口的交通控制。 参考文献： [1]吴继华， 王诚.Altera FPGA/CPLD 设计. 人民邮电出版社， 2005. [2]焦素敏.EDA 应用技术.清华大学出版 社， 2005. [3]潘松， 黄继业.EDA 技术使用教程.科学 出版社， 2002. [4]程菊花.电子信息工程实验教学改革的 探索.实验室 A 研究与探索， 2005. （作者单位： 哈尔滨职业技术学院）灭， 黄灯亮。5S 后， 再切换到南北路口通行状 态， 重复上述过程。 控制器的状态图如图 2-1 所示。图 2-1 交通