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西安交通大学网络教育学院 毕 业 论 文 开 题 报 告 论文题目FPGA集成电路的交通信号灯设计 班 级 1403机械工程 学 号 1069804814030114 姓 名 张玉明 　 联系方式 指导教师 刘健 　　 提交日期 2016年7月2日 一、选题的理论意义与实际意义 交通信号灯是交通安全产品中的一种，是为交通安全管理，避免交通事故而产生的，也能提高道路使用效率，改善道路各方面状况的一种重要工具。集成电路作为信号灯的基础和核心，发挥着重要作用，已成为当前智能信号灯的重要标志。 而FPGA的优势越来越多的被用于各种电子系统的设计，通过该技术实现对交通灯的控制将具有意义。FPGA技术是1990以来电子设计领域最具有活力和发展前途的一项技术。它是在PAL、EPLD/GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而产生，FPGA电路既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程电路有限的缺点。其最大的特点就是速度快、灵活，实现实现的各种数字电路，也可以定制专用电路，减少专用芯片对电路设计的约束。目前，由于其使用灵活、设计快速、成本较低、现场可编程、高密度等特性,FPGA逐步成为复杂数字硬件电路的理想选择，并且在通信、仪器、自动控制、军事和航空航天等众多领域得到了广泛应用。 但传统的交通信号控制系统基于中、小规模集成电路进行，电路复杂、故障率高、可靠性低。而利用FPGA技术对交通控制灯进行设计，通过编程数据对显示时间进行自由调整，提高了交通灯在时间与空间各方面性能，也一定程度上节省了交通资源。采用FPGA技术，将硬件设计转换到软件设计，充分简化了系统的开发过程，使系统不需要一次一次地调试电路并反复修改、制作电路，系统的可靠性高、设计开发周期短、设计制造成本低、质量稳定。现在集成电路的设计日趋复杂，设计工作越来越繁重。软硬件协同工作是指在最终硬件没有准备好之前进行软件和硬件的协同，其目的是希望在设计的早期验证系统软硬件的正确性，特别是功能的正确性,减小后期工作的损耗。FPGA技术在城市交通控制中发挥了重要作用。 研究该课题的目的：了解利用FPGA设计交通控制灯的过程，掌握信号灯控制的基本理论。解决目前存在的问题并加以提高和改进。 论文综述 三、论文提纲主要内容： (1).交通控制灯的基本理论 在十字交叉路口放置交通灯，用红绿灯控制车辆的通行，红灯到绿灯的过渡阶段亮黄灯；安装数码管，以倒计时的形式显示灯闪亮的时间。出现特殊情况时，均亮红灯，倒计时停止。结束后，控制器恢复原来的状态。 (2).Verilog编程语言 Verilog编程语言是硬件描述语言的一种，用于数字电子系统的设计。能进行各种级别的逻辑设计和数字逻辑系统的仿真验证、时序分析、逻辑综合。 (3).交通控制灯的Verilog语言实现 用Verilog语言对交通控制灯系统各个模块所需要的功能进行描述。 (4).基于FPGA的交通控制灯设计方案及实现 用FPGA对交通控制灯进行设计，同时，利用工具软件Model SE 6.2b对设计结果进行仿真，验证设计的正确性。XC5VLX330FF1760承载主要的逻辑容量，控制芯片XC5VLX110FF1760容量较小，主要起控制和连接大容量FPGA的作用。每个FPGA芯片都引出接口到高速接插件上面。 写作大纲： 第一章：概论：简述交通灯和FPGA的发展现状以及意义，应用FPGA技术的优势，了解Verilog编程语言。 第二章：对于理论研究：交通信号灯对交通进行控制的过程，应用FPGA对交通灯控制的实现过程和Verilog语言实现。 第三章：ModelSim工具概述：介绍Modelsim的作用，编译和仿真的过程。 第四章：具体的仿真：用软件工具Modelsim对设计的内容进行仿真验证。 四、与选题相关的主要参考文献 [1]段里仁. 道路交通自动控制. 北京：中国人民公安大学出版社；［M］ [2]任爱锋、初常琴、长瑞. 基于FPGA的嵌入式系统设计. 西安：西安电子科技大学出版社；［M］ [3]杨显富. 基于EDA技术的交通灯自适应控制系统. 成都：成都大学学报 [J]； [4]张顺兴. 数字电路与系统设计. 南京：东南大学出版社 ；［M］ [5]许逸波; 郝慧杰; 周润; 肖建，基于FPGA的模块化联网实验箱系统的设计与实现，科技与创新.［M］ [6]陈小锋，城市交通信号动态优化控制技术研究，西北工业大学，[D