本项目设计了一种基于FPGA技术的智能交通信号控制系统,旨在优化城市道路交叉口的车辆和行人流量管理。通过实时数据分析与模式识别,该系统能够动态调整各方向绿灯时长,显著提升路口通行效率及交通安全水平。
设计任务(一)包括一个主干道与支干道路口的十字交叉路口的设计。其中主干道为东西向而支干道则为南北方向设置。为了确保车辆的安全且高效通行,在每个入口处设置了红、绿、黄三种颜色的信号灯。
要求如下:
1. 主干道和支干道交替放行,当主干道路口显示绿色时,支干道路口应呈现红色;反之亦然。具体而言,每次主干道允许通过55秒后转换为黄色过渡状态持续5秒钟然后变为红色直至下一次循环开始前保持20秒不变。而支干道则在绿灯亮起后的每个周期内通行时间为25秒。
2. 系统应能实现正常倒计时功能,即每当信号灯变化之前都会有一个数字显示其剩余时间。
3. 设备需具备整体清零的功能:当系统启动或特定条件下需要重新开始工作流程时, 计数器将从初始状态重置,并且相应指示灯亮起以示准备就绪。
4. 特殊情况下,例如紧急车辆接近、电力故障等情况发生时,东西南北四个路口均应显示红色信号灯。
Verilog HDL作为一种标准的硬件描述语言在电路设计中被广泛应用。这种编程方式支持多种工具如验证仿真、时间序列分析及综合等操作,并且可以应用于各种不同的器件上实现相同的逻辑功能。
由于可编程设备能够通过软件来改变其物理结构和工作模式,它为数字系统的构建提供了极大的灵活性。
本段落利用Verilog HDL编写了一个交通信号控制系统的设计方案。该系统中主干道的灯依次显示绿黄红三种颜色变化,而支干道路口则按红绿黄顺序进行切换。
设计过程中采用自顶向下方法将电路分为div(包括div1和div2)、counter、controller、Fenwei(包含Fenwei1与Fenwei2)以及demx模块等几个部分,并对每个组件进行了单独开发。通过QuartusII6.0软件中的仿真工具,验证了各个独立单元的功能正确性。
随后将所有组成部分整合成一个完整的系统并再次进行整体功能测试以确保无误。
最终使用QuartusII6.0的下载程序把设计好的代码上传至Altera公司的FPGA芯片EP1C3T144C8上,实际运行结果表明该交通灯控制系统工作正常且符合预期的设计要求。