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本课程设计旨在通过FPGA核心实现交通灯控制器,研究一个十字路口的信号灯控制系统。系统需要支持两条车道的交替运行,且每条车道的通行时间可设定不同。信号灯采用LED光柱或数码管倒计时显示,并支持紧急情况下的双向红灯触发功能。
FPGA模块由四个部分组成:顶层控制模块(top_traffic)、交通灯控制模块(traffic_light)、数码管显示模块(seg_led)和LED灯控制模块(led)。顶层模块负责对其他三个子模块进行配置并完成信号连接,实现各模块之间的数据传递。
FPGA开发板的P6扩展口用于外接交通信号灯模块。信号灯模块由12个LED组成,采用共阳型数码管控制。由于东西、南北方向的LED亮灭状态一致,减少了控制信号的引脚数量。
交通灯控制模块将时间数据连接至数码管显示模块,状态信号连接至LED灯控制模块。系统总体框架如图所示,实现信号灯和数码管的驱动控制。
交通灯控制模块将时间数据连接至数码管显示模块,状态信号连接至LED灯控制模块,驱动交通信号灯外设工作。
系统软件流程图如图所示,展示了程序设计流程。
| 项目 | 数量 | 描述 |
|---|---|---|
| 发光二极管(红绿黄) | 12个 | |
| 2.54单排针 | 1*40 | |
| 三极管8550 | 4个 | |
| 排母 | 2排 | |
| 共阳极数码管组 | 4组 | |
| FPGA模块 | 1块 |
本课题通过FPGA控制实现了交通灯信号灯的逻辑设计,实验现象如图所示。系统符合设计要求,能够正常运行,支持不同车道的通行时间设定及紧急情况下的双向红灯触发功能。
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