电子设计自动化23736.docVIP

课程设计说明书 名称 EDA技术与应用课程—交通灯控制器的设计 10年06月14日至 10年06月18日共1 周 院 　系 电子信息工程系 班 级 08微电子2班 姓 名 徐小明 学 号 087305232 系　主　任 曹丰文 教研室主任 陆春妹 指导教师 王鹏 目录 交通灯控制器的设计 3 一、引言 3 二、交通灯控制系统设计 4 1.设计交通灯控制系统要求 4 2. 交通灯控制系统的设计方法和基本组成模块 4 三、交通灯控制器的设计 5 1. 交通灯控制器的流程图 5 2. 交通灯控制器的工作方法 6 3. 交通灯控制器的VHDL源程序 7 4.系统结构图 9 四、交通灯控制器的仿真和调试 10 1.仿真 10 2.管脚配置 11 3.调试 12 五、结论 13 参考文献 13 交通灯控制器的设计 电子系 微电子2 徐小明 指导老师:王鹏 摘 要：EDA技术是用于电子产品设计中比较先进的技术，可以代替设计者完成电子系统中的大部分工作，而且可以直接从程序中修改错误及系统功能而不需要硬件电路的支持，缩短了研发周期，又节约了成本，受到电子工程师的青睐。用VHDL语言设计交通灯控制器,并利用Quartus II软件平台对设计系统进行仿真、编译,并下载到FPGA / CPLD可编程逻辑器件中。 关键词：交通灯控制器 EDA VHDL 引言随着电子技术的不断发展与进步，电子系统的设计方法发生了很大的变化，基于EDA技术的设计方法正在成为电子系统设计的主流，EDA技术已成为许多高职高专院校电类专业学生必须掌握的一门重要技术。 EDA技术是用于电子产品设计中比较先进的技术，可以代替设计者完成电子系统中的大部分工作，而且可以直接从程序中修改错误及系统功能而不需要硬件电路的支持，大大缩短了开发研制周期,提高了设计效率,使系统具有设计灵活,实现简单,性能稳定的特点。VHDL即超高速集成电路硬件描述语言,被定为IEEE标准,已被工业界广泛认可,并取得了巨大成功,成为数字系统计和存档的重要工具,极大的提高了数字系统的设计水平和效率。 交通灯是城市交通监管系统的重要组成部分,对于保证机动车辆的安全运行,维持城市道路的顺畅起到了重要作用。,利用EDA的相关知识设计了交通灯控制系统,可以根据实际情况对灯亮时间进行自由调整,整个设计系统通过Quartus II软件平台进行了模拟仿真,并下载FPGA器件中进行硬件的调试,验证了设计的交通信号灯控制电路可以实现预定的功能,具有一定的实用性。 二、交通灯控制系统设计 1.设计交通灯控制系统要求： 1.能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态； 用两组红、黄、绿三色灯作为两个方向的红、黄、绿灯。 2.能实现正常的倒计时功能；用两组数码管作为东西、南北方向的倒计时显示，显示时间为红灯45秒，绿灯40秒，黄灯5秒。 3.能实现特殊状态的功能。按s1键后，能实现特殊状态功能： （1）显示倒计时的两组数码管闪烁； （2）计数器停止计数并保持在原来的状态； （3）东西、南北路口均显示红灯状态； （4）特殊状态解除后能继续计数 4.能实现总体清零功能。 按下sb键后，系统实现总体清零，计数器由初状态计数，对应状态的指示灯亮。 5.用vhdl语言设计上述功能的交通灯控制器，并用层次化设计方法该电路。 6.完成电路全部设计后，通过系统实验箱下载验证设计课题的正确性。 2. 交通灯控制系统的设计方法和基本组成模块 交通灯控制器原理框图如下图所示，包括置数模块、计数模块、主控制器模块和译码器模块。置数模块将交通灯的点亮时间预置到置数电路中，计数模块以秒为单位倒计时，当计数值减为零时，主控电路改变输出状态，电路进入下一个状态的倒计时。其中，核心部分是主控制模块。 控制情况表： 状态 主干道 支干道 时间 1 绿灯亮 红灯亮 40 2 黄灯亮 红灯亮 5 3 红灯亮 绿灯亮 40 4 红灯亮 黄灯亮 5 三、交通灯控制器的设计 1. 交通灯控制器的流程图 由以上系统的控制表可以得到系统的流程图，其中，ＧＡ，RA，YA各表示A支路的绿红黄灯，GB，RB，YB表示B支路的绿红黄灯，S表示特殊功能的按键，T表示计时器的时间。 2. 交通灯控制器的工作方法 通过两组交通灯来模拟控制东西、南北两条通道上的车辆通行,所有功能在实验操作平台上进行模拟通过,其主要功能如下: (1) 根据要求显示模拟十字路口东西、南北两个方向的红灯、黄灯、绿灯的指示状态;用两组红、黄、绿三色L ED 作为两个方向的红、黄、绿灯。红灯表示禁止通行,黄灯表示停