【正文】 摘要 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 題 目 基于CPLD的交通燈控制器設(shè)計(jì) 摘 要當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代，交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)。因此，一個(gè)好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠、違章控制等方面給予技術(shù)革新。隨著大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在控制技術(shù)方面的廣泛運(yùn)用，智能設(shè)備有了很大的發(fā)展，是現(xiàn)代科技發(fā)展的主流方向。本文介紹了一個(gè)交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文介紹的是基于EDA技術(shù)設(shè)計(jì)交通燈系統(tǒng)的一種方案。EDA技術(shù)的一個(gè)重要特征就是使用硬件描述語(yǔ)言(HDL)來(lái)完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)文件，應(yīng)用VHDL的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)降低了數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度,這在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域已得到設(shè)計(jì)者的廣泛采用。本設(shè)計(jì)就是針對(duì)交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)問題，提出了基于VHDL語(yǔ)言的交通信號(hào)燈系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)方法。本設(shè)計(jì)利用VHDL語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)交通燈控制器。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，采用自頂向下的層次化設(shè)計(jì)方法，分別給出了用于控制交通燈明滅和倒計(jì)時(shí)功能的控制模塊，用于緊急情況的分頻模塊，以及控制各個(gè)方向數(shù)碼管的譯碼顯示模塊，最終形成用于自動(dòng)控制十字路口的交通燈和計(jì)時(shí)器的交通燈控制器。從本文最后給出的仿真結(jié)果可知，該交通燈控制器實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。關(guān)鍵詞：交通信號(hào)燈，VHDL語(yǔ)言，仿真 ABSTRACTThe modern age is an era of automation, traffic light control equipment for many industries are closely related with the puter. Therefore, a good traffic light control system, will bring technical innovations for road congestion, illegal control, etc. With the rapid development of large scale integrated circuits and puter technology and the extensive use of intelligent devices in the control of artificial intelligence technology, intelligent devices have gotten great progress and bee the mainstream of the development of modern science . This paper describes the system design of traffic lights .Traditional traffic light control system is mostly achieved by a single chip or PLC, this paper introduces a scheme of the design of traffic signal systems based on EDA technology . An important feature of EDA technology is the use of hardware description language (HDL) to plete the system design documents, the experiment applied VHDL digital circuit reduces the difficulty of digital system design, which has been widely adopted by the designers of electronic area. This design puts forward a method of hardware implementation for traffic lights system based on VHDL language to resolve the design problem of traffic signal controller . Each module is given VHDL program by analyzing the structure of the system and using a hierarchical design method, and it applies Max Plus Ⅱ on the simulation of applications , and the corresponding simulation results are gained. When design the circuit with VHDL, we should be fully aware of the characteristics of VHDL language and optimize the circuit design from the design, the use of statements and methods of description, optimizing circuit design, we can use smaller programmable logic chip, thereby reducing system cost.Design and implementation of traffic light controller with VHDL the system for structural analysis, using topdown hierarchical design method, gives a VHDL program modules, and applications using Quartus II simulation, have e to the corresponding simulation design with VHDL language, should be fully aware of the features of VHDL language, from the design, use statement, and description of the superior aspects of optimized circuit optimization design of circuits, programmable logic chip can use smaller, thus reducing system costs.Keywords: Traffic light ，VHDL language ，Simulation目錄目錄摘 要 3ABSTRACT 4第一章 前言 9 選題意義 9 交通燈發(fā)展史及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 10 主要研究?jī)?nèi)容................................................................................................11 章節(jié)安排........................................................................................................12第二章 本文研究平臺(tái)簡(jiǎn)介 13 CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件 13 CPLD結(jié)構(gòu)及其發(fā)展...................................................................................13 CPLD的特點(diǎn)及其使用 13 EPM7128SLC8415芯片介紹 14 VHDL硬件編輯語(yǔ)言 14 VHDL語(yǔ)言及其發(fā)展..................................................................................15 VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)流程 15 VHDL的描述風(fēng)格 16 選擇VHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)....................................................17 Quartus Ⅱ簡(jiǎn)介 19第三章 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)功能描述 21 任務(wù)和要求 21 設(shè)計(jì)思想 21 紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)的VHDL模塊 22 控制模塊 25 分頻模塊 25 譯碼顯示模塊 32第四章 仿真后的時(shí)序圖 34 控制模塊 37 分頻模塊 37 譯碼顯示模塊 38 整體仿真 38第五章 總結(jié) 39 結(jié)論................................................................................................................41 展望................................................................................................................42參考文獻(xiàn) 43致 謝 44附 錄 ........................................................................................................................45前言第一章 前言 選題意義隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和人口的增加，人們生活方式不斷變化，人們對(duì)交通的需求不斷增加。城市中交通擁擠、堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，由此造成巨大的經(jīng)濟(jì)與時(shí)間損失。 資料顯示，對(duì)日本東京268個(gè)主要交叉路口的調(diào)查估計(jì)表明：每年在交叉路口的時(shí)間延誤，折成經(jīng)濟(jì)報(bào)失為20億美元；而在我國(guó)北京市，當(dāng)早晚交通高峰時(shí)，交叉路口處的排隊(duì)長(zhǎng)度竟達(dá)1000多米，有的阻車車隊(duì)從一個(gè)交叉路口延伸到另一個(gè)交叉路口，這時(shí)一輛車為通過(guò)一交叉路口，往往需要半個(gè)小時(shí)以上，時(shí)間損失相當(dāng)可觀。我國(guó)是一個(gè)歷史悠久、人口眾多的國(guó)家，城市數(shù)量隨著社會(huì)的發(fā)展不斷增多。 隨著城市化進(jìn)程的大大加快，誘發(fā)的交通需求急劇增長(zhǎng)，供需矛盾不斷激化，嚴(yán)重的交通問題也隨之而來(lái)。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊，這一切要?dú)w功于城市交通控制系統(tǒng)中的交通燈控制系統(tǒng)。交通燈控制系統(tǒng)對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、 提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果，使城市交通得以有效管理。在交叉路口如何解決混合交通流中的相互影響，就是解決城市交通問題的關(guān)鍵所在！隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，人民生活水平的日漸提高，越來(lái)越多的汽車進(jìn)入尋常百姓的家庭，再加上政府大力地發(fā)展公交、出租車行業(yè)，城市交通問題日益嚴(yán)重。要解決這些問題不僅要求道路越來(lái)越寬闊，而且更需要有新的交通管理模式出臺(tái)。舊有的交通控制系統(tǒng)的弊病和人們?cè)絹?lái)越高的要求激化了矛盾，使原來(lái)不太突出的交通問題被提上了日程?，F(xiàn)在有關(guān)部門愈來(lái)愈多的注重在交通管理中引進(jìn)自動(dòng)化、智能化技術(shù)，比如“電子警察”、自適應(yīng)交通信號(hào)燈，以及耗資巨大的交通指揮控制系統(tǒng)等。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，使道路交通成為社會(huì)活動(dòng)的重要組成部分。對(duì)交通的管控能力，也就從側(cè)面體現(xiàn)了這個(gè)國(guó)家對(duì)整個(gè)社會(huì)的管理控制能力，因此我們國(guó)家越來(lái)越重視運(yùn)用各種高科技手段來(lái)加強(qiáng)對(duì)交通的管控能力，這不僅是衡量城市交通管理水平的標(biāo)志，更是城市交通發(fā)展的重要目標(biāo)。 交通燈發(fā)展史及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀交通燈通常指由紅、黃、綠三種顏色燈組成用來(lái)指揮交通的信號(hào)燈。綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛通行，黃燈亮?xí)r，已越過(guò)停止線的車輛可以繼續(xù)通行；紅燈亮?xí)r，禁止車輛通行。19世紀(jì)初，在英國(guó)中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結(jié)婚，而著綠裝的女人則是未婚者。后來(lái)，英國(guó)倫敦議會(huì)大廈前經(jīng)常發(fā)生馬車軋人的事故，于是人們受到紅綠裝啟發(fā)，1868年12月10日，信號(hào)燈家族的第一個(gè)成員就在倫敦議會(huì)大廈的廣場(chǎng)上誕生了，由當(dāng)時(shí)英國(guó)機(jī)械師德哈特設(shè)計(jì)、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈煤氣交通信號(hào)燈，這是城市街道的第一盞信號(hào)燈。在燈的腳下，一名手持長(zhǎng)桿的警察隨心所欲地牽動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。后來(lái)在信號(hào)燈的中心裝上煤氣燈罩，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世23天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷送了性命?！　拇耍鞘械慕煌ㄐ盘?hào)燈被取締了。直到1914年，在美國(guó)的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過(guò)，這時(shí)已是“電氣信號(hào)燈”。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈。1918年第一盞電氣交通燈出現(xiàn)在紐約市五號(hào)街的一座高塔上，只有紅綠兩色，它是圓形四面投影器，它的誕生，使城市交通大為改善。1925年，我國(guó)的胡汝鼎發(fā)明了黃色信號(hào)燈，他懷著“科學(xué)救國(guó)”的抱負(fù)到美國(guó)深造，在大發(fā)明家愛迪生為董事長(zhǎng)的美國(guó)通用電器公司任職員[1]。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號(hào)，當(dāng)他看到紅燈而正要過(guò)去時(shí)，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過(guò)，嚇了他一