【正文】 ds: automatic, logic, traffic lights, EDA, FPGA基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) III 目錄 摘要 .................................................................................................... I Abstract ........................................................................................... II 目錄 ..................................................................................................III 前言 ................................................................................................... 1 1 緒論 ............................................................................................... 2 論文研究背景及意義 .............................................................. 2 FPGA 開發(fā)的歷史及簡介 ....................................................... 3 EP2C5T144 最小系統(tǒng)介紹 ..................................................... 4 本文研究的主要內(nèi)容 ............................................................. 5 2 硬件設(shè)計(jì) ....................................................................................... 7 硬件開發(fā)環(huán)境介紹 .................................................................. 7 硬件開發(fā)環(huán)境平臺搭建 .......................................................... 7 原理圖設(shè)計(jì) ............................................................................ 12 3 軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................... 16 軟件開發(fā)平臺介紹 ................................................................... 16 軟件開發(fā)平臺搭建 ................................................................... 17 程序設(shè)計(jì) ................................................................................... 18 程序設(shè)計(jì)分析 .................................................................... 18 程序設(shè)計(jì)中需要注意的問題 ............................................ 19 4 實(shí)物模型展示 ............................................................................. 23 實(shí)物模型介紹 .......................................................................... 23 實(shí)物模型演示方法 .................................................................. 24 仿真說明 .................................................................................. 24 基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) IV 總結(jié) ................................................................................................. 26 參考文獻(xiàn) ........................................................... 錯誤 !未定義書簽。 在現(xiàn)在 ，交通燈控制器安裝在各個路口上， 大大提高了路口行人和車輛的通行安全性和規(guī)范性，減少了交通事故的發(fā)生幾率 。 同時需要一個 或者 的 DCDC，數(shù)碼管 顯示電 路和無線收發(fā)控制電路是由數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和編碼芯片兩部分組成。 可編程 控制器 PLC 的優(yōu)勢在于是 可靠性 較好 和穩(wěn)定性 較高，但 是其也有諸多問題 。 因而 ，此次交通燈的 控 制器開發(fā) 設(shè)計(jì)采用基于 VHDL語言， FPGA 的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅經(jīng)濟(jì)節(jié)約和而且更加可靠穩(wěn)定。如今，全國幾乎所有城市或多或少的都存在這交通擁堵，交通混亂，甚至造成嚴(yán)重的交通事故，這給人們的出行以及車輛行駛帶來了極大的安全隱患，甚至造成生命和財(cái)產(chǎn)的重大損失。它將實(shí)現(xiàn)城市的每個路口運(yùn)用交通控制系統(tǒng)從而控制整個城市的交通，包括系統(tǒng)的改進(jìn)，道路的疏通，以及各路口的指揮。 現(xiàn)今 EDA 的技術(shù)發(fā)展越來越快，人們利用 EAD 技術(shù)越來越方便于電路 。FPGA/CPLD 芯片的所含的規(guī)模也越來越大，其中，光是單片邏輯門數(shù)就已經(jīng)達(dá)上百萬門。 假如使用 FPGA 的設(shè)計(jì)方案，用戶可以隨意的擦數(shù)以及編程，需要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能完全由用戶自己決定，這樣用戶就能完成在不懂任何電路的情況下實(shí)現(xiàn)交通燈的多種功能。但自從 1987 年 VHDL（超高速硬件基于 FPGA的交通燈設(shè)計(jì) 4 描述語言）被定為 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)（ IEEESTD1076）以來， VHDL 已被工業(yè)界廣泛認(rèn)可，并在工業(yè)界推廣開來，越來越多的人使用 VHDL語言， VHDL 已成為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和存檔的重要工具，極大的提高了數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平和效率，在此方面大大的影響了工業(yè)界，給工業(yè)界帶來了無法估計(jì)的價值。 VHDL 的程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，分成外部 (或稱可視部分，及端口 )和內(nèi)部 (或稱不可視部分 )， 這樣分開之后，兩者分開處理， 既涉及 了 實(shí)體的內(nèi)部功能 ，又能完成 算法部分 ，大大的提高了處理水平 。開發(fā)板的電源系統(tǒng)需要的電源大小是5V 直流電源，通過板上的 LDO 電源系統(tǒng)出來，然后給 FPGA 系統(tǒng)的各個元件提供所需的各種電壓，并且可以向外輸出 5V、 兩種電壓。除此之外，系統(tǒng)內(nèi)還有 4 個按鍵開關(guān)、 8 位數(shù)字撥碼開關(guān)組成的 I/O 輸入，其作用是用來控制系統(tǒng)的功能。該開發(fā)板主要是為學(xué)習(xí) FPGA/HDL/嵌入式 Nios 等數(shù)字邏輯的學(xué)生和愛好者提供一種簡單廉價的實(shí)驗(yàn)平臺。其中有 電壓是給 FPGA 的 IO 提供的。 本文研究的主要內(nèi)容 交通燈控制電路是的作用主要是用于城市的交通疏通 ，每當(dāng)有大量車輛出入造成堵塞的時候，交通燈控制電路就能體現(xiàn)它的用處了。 在未設(shè)置信號燈的路口， 車輛 和行人應(yīng)當(dāng)按照機(jī)動車信號燈的表示通行。 本論文則簡要的介紹了 FPGA 芯片的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)意義，本系統(tǒng)是以 QuartusII 軟件為開發(fā)平臺，然后通過 VHDL 硬件描述語言來編寫程序，以及設(shè)計(jì)原理圖以輸入方式來設(shè)計(jì)交通燈。 FPGA 的開發(fā)，是 ASIC 電路中風(fēng)險最小、開發(fā)費(fèi)用最低、設(shè)計(jì)周期最短的器件之一。在十字路口處，是發(fā)生危險的重點(diǎn)去，因此在十字路口的東西南北四個方向必須合理安排。在每個方向上均設(shè)有一個倒 計(jì)時顯示器，以顯示禁止或允許通行的倒計(jì)時間。 Altium Designer 開發(fā)工具 全面 包括 繼承包括 Protel 99SE、 Protel DXP 在內(nèi)的 以前相關(guān)版本的相關(guān)功能和優(yōu)勢外 ， 繼續(xù)添加了一些新的創(chuàng)新的功能， 該平臺拓寬了板級設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA 設(shè)計(jì)功能和 SOPC 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計(jì)人員能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的 FPGA 與 PCB 設(shè)計(jì)及嵌入式設(shè)計(jì)集