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利用有限状态机的交通灯控制系统设计与仿真

资料介绍
摘要:基于硬件电路设计软件化的思想,根据路口交通灯控制功能要求,以可编程逻辑器件(FPGA)为硬件基础,以有限状态机为设计基础,通过对系统状态及其转移关系的定义,运用多进程方式描述硬件模块的逻辑关系,用VHDL语言编程实现了交通灯控制系统,经仿真,并在实验箱上进行功能测试,正确实现了预期功能。仅用一片可编程逻辑器件,即完成需要的控制功能,设计思路清晰,实现过程灵活。
关键词:有限状态机;交通灯;控制系统;设计


利用有限状态机的交通灯控制系统设计与仿真

摘要:基于硬件电路设计软件化的思想,根据路口交通灯控制功能要求,以可编程逻辑
器件(FPGA)为硬件基础,以有限状态机为设计基础,通过对系统状态及其转移关系的定
义,运用多进程方式描述硬件模块的逻辑关系,用VHDL语言编程实现了交通灯控制系统
,经仿真,并在实验箱上进行功能测试,正确实现了预期功能。仅用一片可编程逻辑器
件,即完成需要的控制功能,设计思路清晰,实现过程灵活。
关键词:有限状态机;交通灯;控制系统;设计

实现路口交通灯控制器系统的方法很多,可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、单
片机等方案来实现。但是这些方法在进行功能修改及调试时,都涉及硬件电路的调整,
在一定程度上增加了工作的难度。随着电子技术的迅猛发展,集成电路的设计方法也在
不断地更新,传统的“固定功能集成电路+连线”的手工电子设计方法已被现代的对“芯片
”进行设计的电子设计自动化(EDA)的设计方法所替代,使用“语言”进行电子电路设计已
成为一种趋势。笔者设计开发的交通信号灯控制器系统,采用EDA技术和可编程逻辑器件
FPGA,应用VHDL有限状态机来设计控制系统的控制功能,并可根据实际情况对灯亮时间
进行自由调整,整个系统通过OuartusⅡ软件平台进行了仿真,并下载到FPGA器件EP1C12
0240C8中进行调试,验证了设计的交通信号灯控制电路完全可以实现预定的功能。该系
统可以较好地缓解交通压力,并可实现对突发事件进行紧急处理,具有一定的实用性。


1 有限状态机的基本特性
有限状态机FSM(finite state
machine)由有限的状态及其相互之间的转移关系构成。从有限状态机的角度看,许多数
字系统中的时序电路都可以用其来描述,因此,有限状态机是一种重要的、易于建立的
、比较规范、以描述控制特……
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