采用EPM7032實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交通控制系統(tǒng)

1、采用epm7032實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交通控制系統(tǒng)隨著微技術(shù)的迅猛進(jìn)展，可編程規(guī)律器件從20世紀(jì)70年月進(jìn)展至今，其結(jié)構(gòu)、工藝、集成度、功能、速度、性能等方面都在不斷的改進(jìn)和提高；另外，電子設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)展又為可編程規(guī)律器件的廣泛應(yīng)用提供了有力的工具。目前，在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，已經(jīng)可以借助eda工具通過軟件編程對(duì)可編程規(guī)律器件的硬件結(jié)構(gòu)和工作方式舉行重構(gòu)，從而使得硬件設(shè)計(jì)兼有軟件設(shè)計(jì)的靈便性和便捷性。本文介紹一種用公司的可編程規(guī)律器件epm7032，在maxplus開發(fā)環(huán)境下采納語言以及byteblaster在線可編程技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交通控制系統(tǒng)的辦法。該設(shè)計(jì)中采納的自頂向下的設(shè)計(jì)辦法同樣適用于復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)

2、計(jì)。1 epm7032器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)11 epm7032器件的結(jié)構(gòu)可編程規(guī)律器件epm7032是基于altera公司其次代多陣列矩陣（max）結(jié)構(gòu)，并采納先進(jìn)的eeprom技術(shù)創(chuàng)造的。該器件由規(guī)律陣列塊（lab）、可編程連線陣列（pia）和io控制塊等部分組成。其結(jié)構(gòu)1所示。epm7032中的每個(gè)規(guī)律陣列塊由16個(gè)宏單元陣列組成，其中多個(gè)規(guī)律陣列塊通過可編程連線陣列銜接在一起。pia全局可由全部的專用輸入、io引腳以及宏單元饋入信號(hào)之中。epm7032的宏單元可以單獨(dú)地配置成時(shí)序規(guī)律或組合規(guī)律工作方式。每個(gè)宏單元又由規(guī)律陣列、乘積項(xiàng)挑選矩陣和可編程寄存器等三個(gè)功能塊組成。通過可編程連線陣列可把

3、各個(gè)lab互相銜接起來以構(gòu)成所需的規(guī)律。同時(shí)，通過在pia上布線，也可把器件中任一信號(hào)源銜接到其目的地。io控制塊允許每個(gè)io引腳單獨(dú)地配置為輸入、輸出和雙向工作方式。全部io引腳都有一個(gè)三態(tài)緩沖器。它們由兩個(gè)專用的低電平有效的輸出訪能引腳oe1和oe2來控制。12 epm7032器件的性能特點(diǎn)可編程規(guī)律器件epm7032的主要特點(diǎn)如下：規(guī)律密度為600個(gè)可用門；epm7032器件可100仿照ttl，并可將ssi、msi和lsi的規(guī)律功能高密度的集成，它也可以集成從pal、gal、22v10到mach和plsi器件的多種可編程規(guī)律器件；引腳到引腳的規(guī)律延遲為50ns，計(jì)數(shù)器工作頻率達(dá)1786m

4、hz；可編程宏單元觸發(fā)器具有專用清除、置位、時(shí)鐘和時(shí)鐘使能控制；可編程的擴(kuò)展乘積項(xiàng)分配允許向每個(gè)宏單元提供多達(dá)32個(gè)乘積項(xiàng)；電源為33v或50v；遵守pci規(guī)定；采納cmoseeprom單元實(shí)現(xiàn)規(guī)律功能，可實(shí)現(xiàn)各式各樣的、自立的組合規(guī)律和時(shí)序規(guī)律功能，在設(shè)計(jì)開發(fā)和調(diào)試階段，可迅速而有效地對(duì)該器件反復(fù)編程；可通過jtag接口實(shí)現(xiàn)在線編程，并能保證可編程擦除100次以上；帶有可編程保密位，可全面庇護(hù)專利設(shè)計(jì)；altera公司的maxplus（multiple arraymatrix and programmable logic user system）開發(fā)系統(tǒng)可對(duì)該器件提供軟件設(shè)計(jì)支持。2自動(dòng)交通

5、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)21自動(dòng)交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采納自頂向下（toptodown）的設(shè)計(jì)辦法。該辦法是一種從抽象到詳細(xì)，從高層次到低層次逐步求精的分層次、分模塊的設(shè)計(jì)辦法，它是數(shù)字系統(tǒng)中最常用的一種設(shè)計(jì)辦法，也是基于復(fù)雜可編程器件舉行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要辦法。該辦法首先從整體上規(guī)劃了囫圇系統(tǒng)的功能和性能，然后對(duì)系統(tǒng)舉行劃分，以將其分解為規(guī)模較小、功能較為容易的局部模塊，并確定他們之間的互相關(guān)系。這種劃分過程可以不斷地舉行下去，直到劃分所得到的單元可以映射到物理層為止。本文通過自動(dòng)交通控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)介紹了如何用該辦法舉行數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)辦法同樣適用于復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。十字路口的交通燈指

6、揮著行人和各種車輛的平安運(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：普通狀況下，假如主干道和支干道均無車輛要求通行，應(yīng)當(dāng)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；假如此時(shí)支干道無車輛要求通行，則應(yīng)立即預(yù)備使主干道通車，支干道禁止通行；若此時(shí)

7、主干道有車輛要求通行，并且支干道通行時(shí)光已超過20秒，則應(yīng)預(yù)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2所示。其中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(cè)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)分離用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30

8、s的計(jì)時(shí)信號(hào)。控制器的設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的核心，其作用是按照傳感器和定時(shí)器提供的信號(hào)來推斷、調(diào)節(jié)和控制囫圇系統(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)分離用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)事實(shí)上是一個(gè)控制型的數(shù)字系統(tǒng)，按照其工作過程得出的該系統(tǒng)的具體算法流程圖3所示。圖3 自動(dòng)交通控制系統(tǒng)算法流程圖22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)境采納altera公司的maxplus軟件工具。maxplus是一種集設(shè)計(jì)輸入、編譯、綜合、器件編程等功能于一體的徹低集成化、易學(xué)易用的可編程規(guī)律設(shè)計(jì)軟件。該軟件允許設(shè)計(jì)人員自由挑選設(shè)計(jì)輸入的辦法和工具，設(shè)計(jì)人員無需具體了解器件內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，只需挑選自己認(rèn)識(shí)的設(shè)計(jì)辦法和工具就可舉行設(shè)計(jì)輸入。該軟件提供了一種真正與結(jié)構(gòu)無關(guān)的可編程規(guī)律設(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，按照算法流程圖就可很簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)出vhdl源文件，然后輸入到maxplusii軟件中舉行調(diào)試、仿真，其仿真結(jié)果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，并能快速地在不