一种基于EDA的交通信号控制系统的制作方法

本发明涉及交通灯控制技术领域，特别是涉及一种基于eda的交通信号控制系统。

背景技术：

现有交通信号控制大都采用继电器或单片机实现，根据前后相流量来决定信号灯配时的模糊控制系统，但上述方案存在着结构复杂、可靠性差、维护量大等缺点，越来越不能适应城市道路交通高速发展的要求，基于上述问题，如何克服上述问题成为本领亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于eda的交通信号控制系统，以实现简化电路结构、降低维护量和提高可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于eda的交通信号控制系统，所述控制系统包括：

计数选择电路、倒计时显示电路、信号控制电路和led显示器；所述控制电路分别与所述计数选择电路、所述倒计时显示电路和所述led显示器连接，所述计数选择电路与所述倒计时电路连接；

所述信号控制电路用于根据触发信号产生信号灯状态信号，并将所述信号灯状态信号发送至所述led显示器和所述计数选择电路；

所述led显示器根据所述信号灯状态信号显示信号灯状态；

所述计数选择电路根据所述信号灯状态信号确定所述信号灯状态信号对应的设定计数时间，并将所述设定计数时间发送至所述倒计时显示电路；

所述倒计时显示电路根据所述设定计数时间开始倒计时显示，当倒计时结束时，则所述倒计时显示电路还用于生成触发信号，并发送至所述信号控制电路。

可选的，所述控制系统还包括：

时钟产生电路，分别与所述计数选择电路、所述倒计时电路和所述信号控制电路连接，用于根据外部输入脉冲信号生成250hz的工作时钟信号和周期为1秒的工作时钟信号，并将250hz的工作时钟信号分别发送至所述计数选择电路和所述信号控制电路，并将周期为1秒的工作时钟信号分别发送至所述倒计时电路和所述信号控制电路。

可选的，所述倒计时显示电路包括倒计时电路和倒计时显示器，所述倒计时显示器与所述倒计时电路连接。

可选的，所述时钟产生电路的reset引脚外接reset，所述时钟产生电路的clk引脚外接clk，所述时钟产生电路的ena_scan引脚分别与所述计数选择电路、所述信号控制电路连接，所述时钟产生电路的ena_1hz引脚分别与所述倒计时电路、所述信号控制电路连接，所述时钟产生电路的flash_1hz引脚与所述信号控制电路连接。

可选的，所述计数选择电路的reset引脚外接reset，所述计数选择电路的clk引脚外接clk，所述计数选择电路的ena_scan引脚与所述时钟产生电路的ena_scan引脚连接，所述计数选择电路的recount引脚分别与所述倒计时电路、所述信号控制电路连接，所述计数选择电路的sign_state[2..0]引脚与所述信号控制电路连接，所述计数选择电路的load[7..0]引脚与所述倒计时电路连接。

可选的，所述倒计时电路的reset引脚外接reset，所述倒计时电路的clk引脚外接clk，所述倒计时电路的ena_1hz引脚与所述时钟产生电路的ena_1hz引脚连接，所述倒计时电路的recount引脚分别与所述计数选择电路的recount引脚、所述信号控制电路连接，所述倒计时电路的load[7..0]引脚与所述计数选择电路的load[7..0]引脚连接，所述倒计时电路的led[24..0]引脚与所述倒计时显示器连接，所述倒计时电路的next_state引脚与所述信号控制电路连接。

可选的，所述信号控制电路的reset引脚外接reset，所述信号控制电路的clk引脚外接clk，所述信号控制电路的ena_scan引脚与所述时钟产生电路的ena_scan引脚连接，所述信号控制电路的ena_1hz引脚与所述时钟产生电路的ena_1hz引脚连接，所述信号控制电路的flash_1hz引脚与所述时钟产生电路的flash_1hz引脚连接，所述信号控制电路的next_state引脚与所述倒计时电路的next_state引脚连接，所述信号控制电路的recount引脚与所述倒计时电路的recount引脚连接，所述信号控制电路的sign_state[2..0]引脚与所述计数选择电路的sign_state[2..0]引脚连接，所述信号控制电路的red[1..0]引脚与所述led显示器的red[1..0]引脚连接，所述信号控制电路的green[1..0]引脚与所述led显示器的green[1..0]引脚连接，所述信号控制电路的yellow[1..0]引脚与所述led显示器的yellow[1..0]引脚连接。

可选的，所述控制系统还包括：

模式转换开关，与所述信号控制电路的a_m引脚连接，用于实现自动模式与手动模式之间的转换。

可选的，所述控制系统还包括：

信号灯状态切换开关，与所述信号控制电路的st_butt连接，用于切换信号灯状态。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种基于eda的交通信号控制系统，包括：计数选择电路、倒计时显示电路、信号控制电路和led显示器；计数选择电路根据信号灯状态信号确定信号灯状态信号对应的设定计数时间；倒计时显示电路根据设定计数时间开始倒计时显示，当倒计时结束时，则倒计时显示电路还用于生成触发信号；信号控制电路用于根据触发信号产生信号灯状态信号；led显示器根据所述信号灯状态信号显示信号灯状态。本发明基于eda技术仅仅设计计数选择电路、倒计时显示电路、信号控制电路和led显示器就能够实现交通信号的控制，相比于采用单片机与继电器构成的交通信号等控制电路，降低了结构复杂和维护量，提高了可靠性，越来越适应城市道路交通高速发展的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例基于eda的交通信号控制系统结构图；

图2为本发明实施例时钟产生电路图；

图3为本发明实施例计数选择电路结构图结构图

图4为本发明实施例倒计时电路结构图；

图5为本发明实施例信号控制电路结构图；

图6为本发明实施例基于eda的交通信号控制系统具体电路原理图；

图7为本发明实施例时钟产生电路仿真波形图；

图8为本发明实施例计数选择电路仿真波形图；

图9为本发明实施例倒计时电路仿真波形图；

图10为本发明实施例信号控制电路2仿真波形图；

图11为本发明实施例系统仿真波形图。

其中，1、计数选择电路，2、信号控制电路，3、倒计时电路，4、倒计时显示器，5、led显示器，6、时钟产生电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于eda的交通信号控制系统，以实现简化电路结构、降低维护量和提高可靠性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例基于eda的交通信号控制系统结构图，如图1所示，本发明提供一种基于eda的交通信号控制系统，所述控制系统包括：计数选择电路1、倒计时显示电路、信号控制电路2和led显示器5；所述控制电路分别与所述计数选择电路1、所述倒计时显示电路和所述led显示器5连接，所述计数选择电路1与所述倒计时电路3连接。

所述信号控制电路2用于根据触发信号产生信号灯状态信号，并将所述信号灯状态信号发送至所述led显示器5和所述计数选择电路1；所述led显示器5根据所述信号灯状态信号显示信号灯状态；所述计数选择电路1根据所述信号灯状态信号确定所述信号灯状态信号对应的设定计数时间，并将所述设定计数时间发送至所述倒计时显示电路；所述倒计时显示电路根据所述设定计数时间开始倒计时显示，当倒计时结束时，则所述倒计时显示电路还用于生成触发信号，并发送至所述信号控制电路2。

作为一种实施方式，本发明所述控制系统还包括：

时钟产生电路6，分别与所述计数选择电路1、所述倒计时电路3和所述信号控制电路2连接，用于根据外部输入脉冲信号生成250hz的工作时钟信号和周期为1秒的工作时钟信号，并将250hz的工作时钟信号分别发送至所述计数选择电路1和所述信号控制电路2，并将周期为1秒的工作时钟信号分别发送至所述倒计时电路3和所述信号控制电路2。

作为一种实施方式，本发明所述倒计时显示电路包括倒计时电路3和倒计时显示器4，所述倒计时显示器4与所述倒计时电路3连接。

作为一种实施方式，本发明所述控制系统还包括：

模式转换开关，与所述信号控制电路2的a_m引脚连接，用于实现自动模式与手动模式之间的转换。

作为一种实施方式，本发明所述控制系统还包括：

信号灯状态切换开关，与所述信号控制电路2的st_butt连接，用于切换信号灯状态。

在交通信号控制系统中，几乎所有都是采用自动控制系统来运行的，为了保证系统的严谨性，防止由于时序问题导致交通事故的发生，设计必须产生稳定的时钟来稳定工作。图2为本发明实施例时钟产生电路图，图6为本发明实施例基于eda的交通信号控制系统具体电路原理图，如图2、图6所示，所述时钟产生电路6的reset引脚外接reset，所述时钟产生电路6的clk引脚外接clk，所述时钟产生电路6的ena_scan引脚分别与所述计数选择电路1的ena_scan引脚、所述信号控制电路2的ena_scan引脚连接，所述时钟产生电路6的ena_1hz引脚分别与所述倒计时电路3的ena_1hz引脚、所述信号控制电路2的ena_1hz引脚连接，所述时钟产生电路6的flash_1hz引脚与所述信号控制电路2的flash_1hz引脚连接。

所述时钟产生电路6的clk引脚为输入信号，用于输入1khz的同步时钟；所述时钟产生电路6的reset引脚为输入信号，如果要让所述时钟产生电路6输出都清零，只要让它为’1’即可；所述时钟产生电路6的ena_scan引脚为输出信号，它是将外部1khz的时钟型号进行分频后获得的250hz的工作时钟信号；所述时钟产生电路6的ena_1hz引脚和flash_1hz引脚均为输出信号，输出了周期为1秒的工作时钟信号。

设计时钟产生电路6模块的目的是为了产生不受外部信号影响的稳定工作时钟信号，保证系统的安全性与可靠性，它为计数选择电路1，倒计时电路3以及信号控制电路2提供了同步的工作时钟信号。

图3为本发明实施例计数选择电路结构图结构图，图6为本发明实施例基于eda的交通信号控制系统具体电路原理图，如图3、图6所示，所述计数选择电路1的reset引脚外接reset，所述计数选择电路1的clk引脚外接clk，所述计数选择电路1的ena_scan引脚与所述时钟产生电路6的ena_scan引脚连接，所述计数选择电路1的recount引脚分别与所述倒计时电路3、所述信号控制电路2连接，所述计数选择电路1的sign_state[2..0]引脚与所述信号控制电路2连接，所述计数选择电路1的load[7..0]引脚与所述倒计时电路3连接。

所述计数选择电路1的clk引脚为输入信号，用于输入1khz的同步时钟；所述计数选择电路1的reset引脚为输入信号，如果要让电路输出都清零，只要让它为’1’即可；所述计数选择电路1的recount为输入信号，接收所述信号控制电路2输出的输出信号；所述计数选择电路1的sign_state引脚为输入信号，接收所述信号控制电路2输出的信号灯状态信号；所述计数选择电路1的ena_scan引脚为输入信号，接收所述时钟产生电路6输出的250hz工作时钟信号；所述计数选择电路1的load[7..0]引脚为输出信号，输出倒计时计数器需要计数的设定计数时间。

中国现行的交通系统中，很多较早时期建设的交通信号是没有led去显示信号灯的显示时间的，当车辆和行人通过这些路口时，经常会因为不知道信号灯显示的剩余时间而放松，一方面红灯时车辆停在停止线外，当红灯变绿灯时，司机无法及时作出反应发动车辆通过路口；另一方面当红灯将要变化到绿灯时，司机在疲劳状态下可能会等不及去通过路口，容易闯红灯。种种原因会导致城市交通系统负荷过重，无法快速及时的疏导交通，因此本申请在每个交通信号灯旁设置一个倒计时电路3，能够向目标车辆与行人提供清晰的信息，行走路人通过倒计时能够了解当前所处的信号的还有多长时间会发生切换，这是非常直观的，看看是否有足够的时间通过交叉口，使得交通安全有序的进行疏导。图4为本发明实施例倒计时电路结构图，图6为本发明实施例基于eda的交通信号控制系统具体电路原理图，如图4、图6所示，所述倒计时电路3的reset引脚外接reset，所述倒计时电路3的clk引脚外接clk，所述倒计时电路3的ena_1hz引脚与所述时钟产生电路6的ena_1hz引脚连接，所述倒计时电路3的recount引脚分别与所述计数选择电路1的recount引脚、所述信号控制电路2的recount引脚连接，所述倒计时电路3的load[7..0]引脚与所述计数选择电路1的load[7..0]引脚连接，所述倒计时电路3的led[24..0]引脚与所述倒计时显示器4连接，所述倒计时电路3的next_state引脚与所述信号控制电路2的next_state引脚连接。

所述倒计时电路3的clk引脚为输入信号，用于输入1khz的同步时钟；所述倒计时电路3的reset引脚为输入信号，如果要让电路输出都清零，只要让它为’1’即可；所述倒计时电路3的ena_1hz引脚为输入信号，接收所述时钟产生电路6输出的周期为1秒的工作时钟信号；所述倒计时电路3的recount引脚为输入信号，接收所述信号控制电路2输出的输出信号；所述倒计时电路3的load[7..0]引脚为输入信号，接收所述计数选择电路1输出的设定计数时间；所述倒计时电路3的led[24..0]引脚为输出信号，与所述倒计时显示器4相连，将计数秒转换为bcd码并通过所述倒计时显示器4显示；所述倒计时电路3的next_state引脚为输出信号，计数器完成计数后，将输出下一状态转换的触发信号。

图5为本发明实施例信号控制电路结构图，图6为本发明实施例基于eda的交通信号控制系统具体电路原理图，如图5、6所示，所述信号控制电路2的reset引脚外接reset，所述信号控制电路2的clk引脚外接clk，所述信号控制电路2的ena_scan引脚与所述时钟产生电路6的ena_scan引脚连接，所述信号控制电路2的ena_1hz引脚与所述时钟产生电路6的ena_1hz引脚连接，所述信号控制电路2的flash_1hz引脚与所述时钟产生电路6的flash_1hz引脚连接，所述信号控制电路2的next_state引脚与所述倒计时电路3的next_state引脚连接，所述信号控制电路2的recount引脚与所述倒计时电路3的recount引脚连接，所述信号控制电路2的sign_state[2..0]引脚与所述计数选择电路1的sign_state[2..0]引脚连接，所述信号控制电路2的red[1..0]引脚与所述led显示器5的red[1..0]引脚连接，所述信号控制电路2的green[1..0]引脚与所述led显示器5的green[1..0]引脚连接，所述信号控制电路2的yellow[1..0]引脚与所述led显示器5的yellow[1..0]引脚连接。

所述信号控制电路2的clk引脚为输入信号，用于输入1khz的同步时钟信号；所述信号控制电路2的reset引脚为输入信号，如果要让该模块输出都清零，只要让它为’1’即可；所述信号控制电路2的ena_scan引脚为输入信号，用于接收所述时钟产生电路6产生的250hz的工作时钟信号；所述信号控制电路2的ena_1hz引脚和flash_1hz引脚为输入信号，接收时钟产生电路6输出的周期为1秒的工作时钟信号；所述信号控制电路2的a_m引脚为输入信号，与模式转换开关连接，当a_m＝’1’时，所述信号控制电路2是自动控制模式，反之则是手动控制模式；所述信号控制电路2的st_butt引脚为输入信号，与信号灯状态切换开关连接，在手动控制模式中，当检测到st_butt出现下降沿时，即信号灯状态切换开关按下一次，信号灯切换一个显示状态；所述信号控制电路2的next_state引脚为输入信号，接收所述倒计时电路3的next_state引脚输出的触发信号；所述信号控制电路2的recount引脚为输出信号，所述信号控制电路2的sign_state引脚为输出信号，输出是指示信号灯处于哪种状态，即红绿黄灯亮组合的信号，连接红绿黄三色信号灯来显示；所述信号控制电路2的red引脚、green引脚、yellow引脚为输出信号，分别输出的是表示红绿黄三色信号灯的显示状态，red、green、yellow输出的是位长位2的二进制数，高位控制南北方向信号灯，低位控制东西方向信号灯，’1’代表灯亮；当所述信号控制电路2的red引脚输出信号为1时，led显示器5显示红色，当所述信号控制电路2的green引脚输出信号为1时，led显示器5显示绿色，当所述信号控制电路2的yellow引脚输出信号为1时，led显示器5显示黄色。

信号控制电路2设计到一个有限状态机，其状态表如表1所示。

表1信号控制电路2状态表

根据分析，其中有效的状态只有5个，分别是状态1、状态2、状态3、状态4和状态7，因为信号灯不可能出现同时绿灯亮或者黄灯亮，也不会出现一边黄灯一边绿灯的情况，而同时红灯亮表示的是当复位键为1时的状态。在编程中给它如下定义：

st1(rewgsn)：状态码为010010；

st2(rewysn)：状态码为011000；

st3(gewrsn)：状态码为100001；

st4(yewrsn)：状态码为100100；

st5(rewrsn)：状态码为110000；

图7-图11中截取的状态为”011000”，表示信号灯处于”rewysn”状态。输出的led表示的是计数值转换的bcd码，如图7所示，当给予外部1khz时，所述时钟产生电路6的ena_1hz引脚输出的频率为1hz的工作时钟信号，所述时钟产生电路6的flash_1hz引脚输出的周期为1秒的脉冲时钟信号。

如图8所示，当接收到clk信号，在recount＝’1’时，所述计数选择电路1的load引脚会进行减一计数，直到load引脚为0。并且，在下一个recount＝’1’时，所述计数选择电路1的load引脚会根据输入的sign_state引脚接收的信号灯状态信号决定重新确定设定计数时间。

如图9所示，当给足输入条件时，输入的load信号在recount为’1’时，不断进行减一计数，将不断减一的load信号转换为bcd码赋给led，再通过输出的led信号控制倒计时显示器4显示。

如图10所示，当a_m＝’1’，ena_1hz0＝’1’时，若此时输入的next_state为’1’，则输出的recount信号为’1’，表示信号灯进入下一状态。在自动控制模式中，整个模块在rewgsn、rewysn、gewrsn、yewrsn四个状态下按顺序循环变化，实现了对信号灯不同显示状态的控制。

如图11所示，clk提供了整个系统同步的工作时钟信号，信号控制电路2在clk的控制下开始运作，将recount信号输出给计数选择电路1和倒计时电路3，同时将表示信号灯状态的sign_state信号输出给计数选择电路1，使其产生倒计时电路3需要计数的计数值，并由输出的red、green、yellow控制信号灯的显示，输出的led表示的是计数值转换的bcd码，当led＝”0000000”时，倒计时电路3会产生一个触发信号输出给信号控制电路2，使得sign_state变化，信号灯的显示状态也发生变化，不断循环这个过程，该系统便能正常工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。