【正文】 本 科 畢 業(yè) 論 文 論文題目： 基于 EDA 技術(shù)的交通控制器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào) ： 專(zhuān) 業(yè) ： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 1 年 月 日 本科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 基于 EDA 技術(shù)的交通控制器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào) ： 專(zhuān) 業(yè) ： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 1 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容介紹 論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于 EDA 技術(shù)的交通控制器的設(shè)計(jì) 選題時(shí)間 完成時(shí)間 論文（設(shè)計(jì)） 字?jǐn)?shù) 12021 關(guān) 鍵 詞 EDA, FPGA, 交通控制器 論文（設(shè)計(jì)）題目的來(lái)源、理論和實(shí)踐意義： 本次設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)字電子技術(shù)和 EDA 技術(shù)有了更進(jìn)一步的熟悉，實(shí)際操作和課本上的知識(shí)有很大聯(lián)系，但又高于課本，要把課本上所學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)通過(guò)本次電路的設(shè)計(jì)，不但鞏固了所學(xué)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義上結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣，考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和組織材料的綜合能力。 隨著城市經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加快 ,大量的人口涌入城市 ,造成市區(qū)人口極其稠密 ,交通流動(dòng)人數(shù)眾多。 交通信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)作為整個(gè)城市智能交通控制系統(tǒng)的底層子系統(tǒng) ,它的研制成功便于對(duì)整個(gè)城市交通實(shí)現(xiàn)智能控制 ， 目的是使人、車(chē)、路密切配合 ,和諧統(tǒng)一 ,極大地提高交通運(yùn)輸效率 ,保障交通安全 。 論文（設(shè)計(jì)）的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)： EDA 技術(shù)是用于電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中比較先進(jìn)的技術(shù) ,可以代替設(shè)計(jì)者完成電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的大部分工作 .而且可以直接從程序中修改錯(cuò)誤及系統(tǒng)功能而不需要硬件 電路的支持 ,既縮短了研發(fā)周期 ,又大大節(jié)約了成本 。 在設(shè)計(jì)中采用 EDA技術(shù) ,通過(guò)廣泛戍用的 VHDL 硬件電路描述語(yǔ)言 ,實(shí)現(xiàn)交通燈系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì) , 通過(guò)了 QuartusⅡ軟件的功能仿真和實(shí)際調(diào)試 ,體現(xiàn)了 EDA 技術(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)越性 。 附：論文（設(shè)計(jì)） 本人簽名： 年 月 日 目 錄 中文摘要 ??????????????????????? 1 英文摘要 ??????????????????????? 1 一、 引言 ? ??????????????????? ??? 2 二、 交通控制器用到的理論知識(shí) ????????????? 2 (一 ) EDA 技 術(shù) ?????????????????? 2 (二 ) VHDL 語(yǔ)言 ?????????????????? 4 (三 ) QUARTUS II ????????????????? 5 （ 四 ） 硬件 FPGA ????????????????? 7 三、交通控制器的設(shè)計(jì) ?????????????????? 9 （一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ? ???????????????? 9 （二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ??????? ????????? 10 （三）主要 VHDL 源程序 析 ???????????? ? 13 (四 ) 系統(tǒng)仿真 ?????????????????? 18 (五 ) 設(shè)計(jì)總結(jié) ?? ???????????????? 18 四、 參考文獻(xiàn) ???????????????????? 19 五、 附錄 ????????????????????? 20 1 基于 EDA 技術(shù)的交通控制器設(shè)計(jì) 摘要 ： 實(shí)現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)控制的方法很多，可以用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件、可編程序控制器 PLC、單片機(jī)等方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是這些控制方法的功能修改及調(diào)試都需要硬件電路的支持，在一定程度上增加了設(shè)計(jì)難度。采用 EDA 技術(shù)，應(yīng)用 VHDL硬件電路描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)交通燈系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)，利用 QUARTUS II集成開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行綜合、仿真，并下載到 CPLD 可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。該燈控制邏輯邏輯可實(shí)現(xiàn) 3 種顏色燈的交替點(diǎn)亮、時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，指揮車(chē)輛和行人安全通行 [1] 關(guān)鍵詞： EDA。 FPGA。 交通控制器 中圖分類(lèi)號(hào)： B03 Traffic controller design based on EDA Technologies Abstract: A lot of devices, such as standard logic device, PLC(Programmable Logic Controller), single chip microputer, etc, can be used in the design of traffic light system. However,debugging and adjueting the circuits based on these devices require hardware supperts. In some sense it plicates the design procedure. In this article,VHDL is applied in designing the system and the logic functions is achieved by CPLD. The code is synthesized, simulated ang then downloaded into the CPLD by QUARTUS II. The control logic of the system can change the color of traffic lights alterbately and has the function of countdown, thus it can be mand vehicles and people on the road. Keywords: EDA。 FPGA。 traffic controller 2 一、 引言 城市交通是城市活動(dòng)的重要組成部分 ,猶如人體的動(dòng)脈 ,維系著整個(gè)城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著人口的增多、科技的進(jìn)步和城市規(guī)模的擴(kuò)大 ,交通方式由原來(lái)簡(jiǎn)單的車(chē)馬舟船 ,演變?yōu)楝F(xiàn)在的火車(chē)、汽車(chē)、地鐵、飛機(jī)等各種綜合型的運(yùn)輸方式。交通作為現(xiàn)代城市的重要體現(xiàn)和標(biāo)志 ,見(jiàn)證著每一個(gè)城市的歷史與文明、發(fā)展與興衰。 隨著城市經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加快 ,大量的人口涌入城市 ,造成市區(qū)人口極其稠密 ,交通流動(dòng)人數(shù)眾多。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化和機(jī)動(dòng)化進(jìn)程的加快 ,使 許多中心城市的交通在飛速發(fā)展的同時(shí)也對(duì)交通設(shè)施的建設(shè)提出了更高的要求 [2]。 以前普通的 交通燈控制器只能根據(jù)事先給定的時(shí)間進(jìn)行通道的通禁控制，但由于如今車(chē)輛的迅速增多，給城市交通增加了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)，而交通燈在其中正扮演著越來(lái)越重要的角色。因此，要求尋找一種可以隨時(shí)針對(duì)通道上車(chē)輛的密集度來(lái)控制和調(diào)節(jié)此通道的通禁時(shí)間，以期達(dá)到自動(dòng)控制的目的，從而減少不合理的堵車(chē)現(xiàn)象的發(fā)生。下面的設(shè)計(jì)中我們?nèi)谌肓诉@種思想，并將針對(duì) VHDL 語(yǔ)言描述作具體介紹。 VHDL 語(yǔ)言是一種全方位的硬件描述語(yǔ)言，包括系統(tǒng)行為級(jí)、寄存器傳輸級(jí)和邏輯門(mén)級(jí)多個(gè)設(shè)計(jì)層次，支持結(jié)構(gòu)描述、數(shù)據(jù)流描述以及行為描述三種描述形式的混 合描述，可完成自頂向下的電路設(shè)計(jì)過(guò)程 [3]。 二、 交通控制器用到的理論知識(shí) 在 現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)論是電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)還是芯片設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度都在不斷地增加，而且電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐也越來(lái)越快。此時(shí)，僅僅依靠傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不再能夠滿(mǎn)足需求，而電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展給電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了革命性的變化，大部分設(shè)計(jì)工作都可以在計(jì)算機(jī)上借助 EDA 工具來(lái)完成 [8]。 （一） EDA 技術(shù) EDA（ Electronic Design Automation）即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，它是 近幾年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的將計(jì)算機(jī)軟件、硬件、微電子技術(shù)交叉運(yùn)用的現(xiàn)代電子學(xué)科。 EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)、以 EDA 軟件工具為開(kāi)發(fā)環(huán)境、以硬件描述語(yǔ)言為設(shè)計(jì)語(yǔ)言、以 ASIC（ Application Specific Integrated Circuits）為實(shí)現(xiàn)載 3 體的電子產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程。在 EDA 軟件平臺(tái)上，根據(jù)原理圖或硬件描述語(yǔ)言HDL 完成的設(shè)計(jì)文件，自動(dòng)完成邏輯編譯，化簡(jiǎn)、分割、綜合及優(yōu)化、布局布線(xiàn)、仿真、目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。設(shè)計(jì)者的工作僅限于利用軟件的方式來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)硬件 功能的描述，在 EDA 工具的幫助下，應(yīng)用相應(yīng)