【正文】 ......................................... 37 譯碼顯示模塊 ................................................................................................ 37 整體仿真 .................................................................................................... 38 第五章 總結(jié) .............................................................................................................. 39 結(jié)論 ................................................................................................................41 展望 ................................................................................................................42 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 41 致 謝 .......................................................................................................................... 42 附 錄 ........................................................................................................................45 目錄 前言 第一章 前言 選題意義 隨著經(jīng)濟(jì)的增長和人口的增加，人們生活方式不斷變化，人們對交通的需求不斷增加。 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，供需矛盾不斷激化，嚴(yán)重的交通問題也隨之而來。交通燈控制系統(tǒng)對于疏導(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?，F(xiàn)在有關(guān)部門愈來愈多的注重在交通管理中引進(jìn)自動化、智能化技術(shù)，比如 “電子警察 ”、自適應(yīng)交通 信號燈，以及耗資巨大的交通指揮控制系統(tǒng)等。綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛通行，黃燈亮?xí)r，已越過停止線的車輛可以繼續(xù)通行；紅燈亮?xí)r，禁止車輛通行。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 煤氣交通信號燈，這是城市街道的第一盞 信號燈 。 從此，城市的交通信號燈被取締了。 1925 年， 我國的胡 汝鼎發(fā)明了黃色信號燈，他懷著 “科學(xué)救國 ”的抱負(fù)到美國深造，在大發(fā)明家愛迪生為董事長的美國通用電器公司任職員 [1]。于是紅、黃、綠三色信號燈即以一個(gè)完整的指揮信號家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效的集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 位發(fā)揮作用的， 實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。 在我國，城市智能交通已逐步得到社會各界的廣泛關(guān)注，并已 成為交通領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，社會各界對通過智能交通系統(tǒng)建設(shè)、緩解日益嚴(yán)重的交通問題寄予了厚望。目前，已有的交通信息采集系統(tǒng)還處于各自分立的狀態(tài)。同時(shí)，上述關(guān)鍵技術(shù)在平臺中也不僅僅是堆砌或者簡單組合，而是有機(jī)融合、互相滲透。 本課題 設(shè)計(jì)了 一個(gè)基于 CPLD 可編程邏輯器件的交通燈控制器。 章節(jié)安排 第一章 前言 第二章 本文研究平臺簡介 第三章 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第四章 系統(tǒng)仿真 第五章 結(jié)論與展望 本文研究平臺簡介 第二章 本文研究平臺簡介 CPLD 復(fù)雜 可編程邏輯器件 CPLD(Complex Programmable Logic Device)復(fù)雜 可編程邏輯器件 ，是從 PAL和 GAL 器件發(fā)展出來的器件，相對而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于 大規(guī)模集成電路 范圍。其中 MC 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并具有復(fù)雜的 I/O 單元互連結(jié)構(gòu)，可由用戶根據(jù)需要生成特定的電路結(jié)構(gòu)，完成一定的功能。為彌補(bǔ) PLD 只能設(shè)計(jì)小規(guī)模電路這一缺陷， 20 世紀(jì) 80 年代中期，推出了復(fù)雜 可編程邏輯器件 CPLD。 CPLD 器件已成為電子產(chǎn)品不可缺少的組成部分，它的設(shè)計(jì)和應(yīng)用成為電子工程師必備的一種技能。 EPM7128SLC8415芯片介紹 EPM7128SLC8415隸屬于 ALTERA公司所生產(chǎn)的 MAX7000系列產(chǎn)品。 EPM7128SLC8415包含 128個(gè)宏單元，每 16個(gè)宏單元組成一個(gè)邏輯陣列塊，同時(shí)，每個(gè)宏單元有一個(gè)可編程的 “與 ”陣和固定的 “或 ”陣，以及一個(gè)具有獨(dú)立可編程時(shí)鐘、時(shí)鐘使能、清除和置位功能的可配置觸發(fā)器。設(shè)計(jì)者可以利用這種語言來描述自己的設(shè)計(jì)思想，然后 利用電子設(shè)計(jì)自動化西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 工具進(jìn)行仿真，再自動綜合到門級電路，最后使用 PLD 實(shí)現(xiàn)其功能。在 VHDL 語言中，設(shè)計(jì)的原始描述 可以非常簡練，經(jīng)過層層加強(qiáng)后 ，最終可成為直接付諸生產(chǎn)的電路或版圖參數(shù)描述。 ⑷ 使用期長，不會因工藝變化而使描述過時(shí)。 VHDL語言設(shè)計(jì)流程 VHDL 是 IEEE 所確認(rèn)的一種標(biāo)準(zhǔn)化硬件描述語言，它在設(shè)計(jì)描述過程中有一定的設(shè)計(jì)流程可以遵循。設(shè)計(jì)規(guī)劃的主要任務(wù)是進(jìn)行設(shè)計(jì)方式的選擇以及是否進(jìn)行模塊規(guī)劃。 程序仿真 在設(shè)計(jì)流程中，綜合，優(yōu)化和 裝配（或布局布線）等后續(xù)操作往往需要花費(fèi)大量時(shí)間。通常，綜合的結(jié)果是一個(gè)網(wǎng)表或一組邏輯方程。 （或布局布線）后的仿真 與 VHDL 程序仿真不同，裝配后的仿真不僅要對設(shè)計(jì)描述的邏輯功能進(jìn)行驗(yàn)證，而且還要對設(shè)計(jì)描述的時(shí)序功能進(jìn)行驗(yàn)證。 VHDL的描述風(fēng)格 1. 行為描述 結(jié)構(gòu)體的行為描述表示輸入與輸出之間轉(zhuǎn)換的關(guān)系，是對設(shè)計(jì)實(shí)體按計(jì)算的路徑來描述。 另外， 采用行為描述方式設(shè)計(jì)電路，可以降低設(shè)計(jì)難度，只需表示輸入輸出之間的關(guān)系，沒 有設(shè)計(jì)任何有關(guān)的電路組成和門級電路。 2. 數(shù)據(jù)流描述 結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)流描述也稱為 RTL 描述方式， RTL 是寄存器轉(zhuǎn)換層次的簡稱。 RTL 描述主要采用并行信號賦值語句描述。與傳統(tǒng)的原理圖設(shè)計(jì)輸入方式相仿，在綜合時(shí)， VHDL 實(shí)現(xiàn)層次化，模塊化設(shè)計(jì)的手段與傳統(tǒng) 的原理圖設(shè)計(jì)輸入方式相仿。是EDA 設(shè)計(jì)中使用最多的語言之一，它具有很強(qiáng)的電路描述和建模能力，能從多個(gè)層次對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描述，從而大大地簡化了硬件 設(shè)計(jì)任務(wù)，提高了設(shè)計(jì)效率和可靠性。 VHDL 語言能夠成為標(biāo)準(zhǔn)化的硬件 描述語言并獲得廣泛應(yīng)用 , 它自身必然具有很多其他硬件描述語言所不具備的優(yōu)點(diǎn)。 VHDL 語言設(shè)計(jì)方法靈活多樣 , 既支持自頂向下的設(shè)計(jì)方式 , 也支持自底向上的設(shè) 計(jì)方法 。 VHDL 語言的強(qiáng)大描述能力還體現(xiàn)在它具有豐富的數(shù)據(jù)類型。這樣做的好處是可以使設(shè)計(jì)人員集中精力進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的優(yōu)化 , 而不需要考慮其他的問題。這些模塊可西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 以預(yù)先設(shè)計(jì)或者使用以前設(shè)計(jì)中的存檔模塊 , 將這些模塊存放在庫中 , 就可以在以后的設(shè)計(jì)中進(jìn)行復(fù)用。 QuartusII design 是唯一一個(gè)包括以 timing closure 和 基于塊的設(shè)計(jì)流為基本特征的 programmable logic device (PLD)的 軟件 。 Altera Quartus II （ 和更高版本） 設(shè)計(jì)軟件 是業(yè)界唯一提供 FPGA 和固定功能 HardCopy 器件統(tǒng)一設(shè)計(jì)流程的設(shè)計(jì)工具。該平臺支持一個(gè) 工作組環(huán)境 下的設(shè)計(jì)要求，其中包括支持基于 Inter 的協(xié)作設(shè)計(jì)。其中，紅燈亮表示禁止通行或停止左轉(zhuǎn)彎；黃燈亮表示馬上要出現(xiàn)紅燈，停止通行；綠燈亮表示可以通行；倒計(jì)時(shí)顯示器是用來顯示允許通行或禁止通行的時(shí)間。 ⑶ 能 實(shí)現(xiàn)總體清零功能。控制器 A 的輸出 R,Y,GA,GB 分別控制主干道紅燈亮， 黃燈亮，由東向西綠燈亮，由東轉(zhuǎn)南綠燈亮；控制器 B 的輸出 BR， BY， BGA,BGB 分別控制支干道紅燈亮，黃燈亮， 由北轉(zhuǎn)西 綠燈亮，由北向南 綠燈亮。當(dāng)兩者皆為高電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)總體清零功能。信號 clkin 控制數(shù)碼管閃爍，信號 clk 提供控制模塊 1Hz 的基準(zhǔn)信號。 //庫說明； entity controla is port(clk,jin,clear:in std_logic。 //定義 4 位的輸出信號 timh,timl，表示輸出的計(jì)時(shí)器剩余時(shí)間； end controla。 variable v,b:std_logic。 //定義 4 位 std_logic_vector 數(shù)據(jù)類型變量 a； variable state:rgy。039。039。139。 then b:=39。139。 th:=0010。 //clk 處于上升沿，開始提供輸入信號時(shí)，若清零沒有激活，則由東向西的綠燈開始點(diǎn)亮，開始倒計(jì)時(shí)，設(shè)定剩余時(shí)間為 25S；此為道路東口西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 交通燈的初始狀態(tài)； else //開始描述道路東口的交通燈循環(huán)； case state is when greena=if v=39。 v:=39。 y=39。 r=39。 else tl:=tl1。 v:=39。 end if。 tl:=0100。139。039。 end if。039。 when greenb=if v=39。 v:=39。 y=39。 r=39。 else tl:=tl1。 v:=39。 end if。 tl:=0100。139。039。 th:=th1。 tl:=0000。 //計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，此時(shí)十位為 0，個(gè)位為 4，即 5S，直到本次計(jì)時(shí)結(jié)束，只有由東轉(zhuǎn)南的黃燈點(diǎn)亮，其余保持熄滅狀態(tài)；期間當(dāng)計(jì)時(shí)器的個(gè)位一直自減 1；當(dāng)此次計(jì)時(shí)結(jié)束，即十位和個(gè)位都顯示 0 時(shí)，下次計(jì)時(shí)開始，道路東口的紅燈點(diǎn)交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 亮； end if。 then 道路東口的紅燈的描述； th:=0101。 r=39。 y=39。 else if not(th=0000 and tl=0001) then if tl=0000 then tl:=1001。 else th:=0000。 state:=greena。 //結(jié)束 case 語句； end if。 //經(jīng)過 δ 延時(shí)后， timh=th,timl=tl； a=timh amp。 end process。 輸入信號為 CLKIN,輸出信號為