十字路口的交通燈指揮著行人和各種車輛的安全運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)交通燈的自動(dòng)指揮是城市交通管理自動(dòng)化的重要課題。本設(shè)計(jì)的自動(dòng)交通控制系統(tǒng)的工作過程是：一般情況下，如果主干道和支干道均無車輛要求通行，應(yīng)該保證主干道綠燈亮，支干道紅燈亮。此時(shí)，若支干道有車輛要求通行，則應(yīng)允許支干道車輛通行；若主干道和支干道均有車輛要求通行，則應(yīng)先保證主干道通行30秒鐘后，才允許支干道通行。在允許支干道車輛通行前，應(yīng)先使主干道黃燈亮5秒鐘，支干道紅燈保持5秒鐘后，才變成主干道紅燈亮，同時(shí)使支干道綠燈亮。在支干道保持暢通時(shí)，若主干道無車輛要求通行，則支干道始終保持暢通；如果此時(shí)支干道無車輛要求通行，則應(yīng)立刻準(zhǔn)備使主干道通車，支干道禁止通行；若此時(shí)主干道有車輛要求通行，并且支干道通行時(shí)間已超過20秒，則應(yīng)準(zhǔn)備使主干道通行。在允許主干道通行前，應(yīng)先使支干道的黃燈亮5秒，主干道紅燈保持5秒鐘后，變成主干道綠燈亮，同時(shí)使支干道紅燈亮。

    據(jù)此工作過程得出的系統(tǒng)框圖如圖2所示。其中傳感器部分的作用是通過在主干道和支干道上所設(shè)的傳感器來檢測主、支干道上是否有車輛要求通過十字路口。主、支干道上的傳感器發(fā)出的信號(hào)分別用Sa和Sb表示，Sa和Sb為‘1’，表示有車輛要求通行，否則無車輛通行要求。時(shí)鐘電路用來為系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的clk秒脈沖信號(hào)，以供計(jì)時(shí)和系統(tǒng)的同步控制。定時(shí)器電路在控制器提供的計(jì)時(shí)信號(hào)cnt和清零信號(hào)cr的作用下完成定時(shí)功能，并向控制器提供5s、20s和30s的計(jì)時(shí)信號(hào)?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的核心，其作用是根據(jù)傳感器和定時(shí)器提供的信號(hào)來判斷、調(diào)整和控制整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，并控制定時(shí)電路的工作，同時(shí)提供適當(dāng)?shù)臒艄饪刂菩盘?hào)。其中控制主、支干道上紅、黃、綠燈的信號(hào)分別用R、Y、G和r、y、g表示；其值為‘1’表示燈亮，為‘0’表示燈滅。

    該自動(dòng)交通控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)控制型的數(shù)字系統(tǒng)，根據(jù)其工作過程得出的該系統(tǒng)的詳細(xì)算法流程圖如圖3所示。

圖3 自動(dòng)交通控制系統(tǒng)算法流程圖

2．2自動(dòng)交通控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

    本設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境采用Altera公司的MAX＋PlusⅡ軟件工具。MAX＋PLUSⅡ是一種集設(shè)計(jì)輸入、編譯、仿真、綜合、器件編程等功能于一體的完全集成化、易學(xué)易用的可編程邏輯設(shè)計(jì)軟件。該軟件允許設(shè)計(jì)人員自由選擇設(shè)計(jì)輸入的方法和工具，設(shè)計(jì)人員無需詳細(xì)了解器件內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，只需選擇自己熟悉的設(shè)計(jì)方法和工具就可進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入。該軟件提供了一種真正與結(jié)構(gòu)無關(guān)的可編程邏輯設(shè)計(jì)環(huán)境，它支持不同結(jié)構(gòu)的器件，如FLEX、MAX及CLASSIC系列器件等。這樣，根據(jù)算法流程圖就可很容易地設(shè)計(jì)出VHDL源文件，然后輸入到MAX＋PlusII軟件中進(jìn)行調(diào)試、仿真，其仿真結(jié)果如圖4所示。通過仿真波形和時(shí)序分析等功能可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，并能迅速地在不改變硬件電路的情況下修改設(shè)計(jì)，因而可大大縮短設(shè)計(jì)周期，提高效率。當(dāng)確認(rèn)設(shè)計(jì)無誤后，可將生成的可配置文件通過Altera公司的編程電纜ByteBlaster裝入到可編程邏輯器件EPM7032，然后通過調(diào)試即可完成整個(gè)設(shè)計(jì)。

圖4 自動(dòng)交通控制系統(tǒng)仿真波形圖