课题一：交通灯控制设计

1.课程设计的目的与要求

1.1目的

以FPGA为核心，设计一个交通灯控制器，每个路口都有红、黄、绿三盏灯。该交通信 灯控制器由一条车道A和一条车道B汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信 灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信 灯。

1.2要求

（1）东西、南北两个方向的信 灯必须交替工作且两个方向通行时间不同；

（2）显示采用LED光柱或数码管倒计时的方式。

（3）遇有紧急情况可人为将两个方向都置为红灯。

（4）每个路口用2个七段数码管倒计时显示。

FPGA模块方案论证及选择

各模块端口及信 连接如下图所示：

图 38.3.1 交通信 灯原理图

由上图可知，交通信 灯扩展模块四个方向共12个LED灯，而我们使用6个LED控制信 来
驱动12个LED灯，这是因为东西方向或者南北方向LED灯的亮灭状态总是一致的，所以我们将东西方向或者南北方向颜色相同的LED灯并联在一起，这样设计的好处是减少了交通信 灯扩展模块LED控制信 的引脚。

上图中四个共阳型数码管分别对应四个路口，每个路口用两位数码管显示当前状态的剩余
时间。我们知道，在十字路口中，东西方向或者南北方向数码管显示的时间总是一样的。以东西方向为例，正因为这两个方向显示的时间一致，所以这两个方向的数码管，它们的十位可以用同一个位选信 来控制，个位用另一个位选信 来控制，这样的话，就可以实现两个位选信 控制东西方向共4位数码管的亮灭，南北方向的数码管同理。这样设计的好处是减少了交通信 灯扩展模块位选信 的引脚。

数码管由PNP型三极管驱动，当三极管的基极为低电平时，数码管相应的位被选通，所以交通信 灯扩展模块的位选信 是低电平有效的。

3.2系统组成框图

交通灯控制模块将需要显示的时间数据连接到数码管显示模块，同时将状态信 连接到led灯控制模块，然后数码管显示模块和led灯控制模块驱动交通信 灯外设工作。系统总体框架图如图
38.4.1所示，

3.3.2 数码管显示电路

采用简单的4组2位共阳极数码管数码管由PNP型三极管驱动，当三极管的基极为低电平时，数码管相应的位被选通，所以交通信 灯扩展模块的位选信 是低电平有效的。

图3-4数码管显示电路

3.5 程序设计

3-7 系统软件流程图

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