【正文】 when 0=led(24 downto 0)=1000000000000000000000000。) then t_ff=load1。) then if ena_1hz=39。 led=0000000000000000000000000。南北方向綠燈設(shè)定為25s。南北方向紅燈設(shè)定為15s。東西方向黃燈設(shè)定為5s。end。 end case。 when 011=load=conv_std_logic_vector(redew_time,8)。139。139。139。constant redsn_time:integer:=15。end。 ena_scan:in std_logic。use 。 sign_state=“101”時，東西方向綠燈亮25s。 sign_state=“011”時，東西方向紅燈亮15s。 sign_state=“001”時，南北方向黃燈亮5s。139。139。139。ena_1hz=ena_one and ena_two and ena_s。 end if。 else clk_2hz_ff=clk_2hz_ff+1。 then if clk_2hz_ff=two_hz_val1 then clk_2hz_ff=0000000。event and clk=39。 ena_two=39。process(reset,clk,ena_s)begin if reset=39。 end if。139。event and clk=39。 then clk_scan_ff=00。signal ena_one:std_logic。constant two_hz_val:positive:=125。end。 clk:in std_logic。use 。數(shù)字化時代的到來給人們的生活水平帶來了極大的改變，我們有理由相信，隨著數(shù)字化的深入，交通燈控制器的功能將日趨完善。實現(xiàn)了三種顏色交通信號燈的交替點亮，以及時間的倒計時顯示，指揮行人和車輛安全通行。（程序見附錄）圖311是交通燈控制系統(tǒng)通過Quartus II軟件仿真得到的波形圖。 圖310是系統(tǒng)的頂層電路圖。 圖39是紅綠燈信號控制電路通過Quartus II軟件仿真得到的仿真波形圖。因此，紅綠燈信號控制電路除了負責(zé)監(jiān)控路口紅綠燈之外，最主要的功能就是能夠利用開關(guān)來切換手動與自動的模式，讓交通警察能夠通過外部輸入的方式來控制紅綠燈交通信號系統(tǒng)的運做。在程序編寫過程中運用到了conv_integer()語句，它可以將t_ff所賦的值轉(zhuǎn)換成整數(shù)。圖36 倒計時控制電路模塊圖系統(tǒng)輸入信號：clk：由外部信號發(fā)生器提供1kHz的時鐘信號；reset：系統(tǒng)內(nèi)部自復(fù)位信號；ena_1hz：接收由時鐘發(fā)生電路提供的1Hz的脈沖信號；recount：重新計數(shù)的使能控制信號；load：負責(zé)接收計數(shù)器所需要的計數(shù)數(shù)值?？紤]到有些路口的交通擁堵現(xiàn)象較為嚴重，車輛會在道路上排成很長的一隊，這樣排在較遠距離的司機就很難看清楚倒計時顯示器上變化的數(shù)字，有可能會影響到車輛之間的正常行駛。當外部信號發(fā)生器提供了1kHZ的時鐘信號，并且重新計數(shù)信號(recount)為“1”時,load信號就會按照預(yù)先設(shè)置的數(shù)值逐1遞減,直至減到零為止,當下一個重新計數(shù)信號(recount)再次為“1”時，會重復(fù)此過程。圖34 計數(shù)秒數(shù)選擇電路模塊圖系統(tǒng)輸入信號：clk：由外部信號發(fā)生器提供1kHz的時鐘信號；reset：系統(tǒng)內(nèi)部自復(fù)位信號；ena_scan：接收由時鐘發(fā)生電路提供的250Hz的時鐘脈沖信號；recount：接收由交通燈信號控制電路產(chǎn)生的重新計數(shù)的使能控制信號；sign_state：接收由交通燈信號控制電路產(chǎn)生的狀態(tài)信號。如果想增減信號的位數(shù)，只需要改動常數(shù)的賦值就可以了。例如程序中用到的：constant scan_bit:positive:=2。 圖33 時鐘發(fā)生電路時序圖從圖33可以看出，當加入1kHZ的時鐘信號后，ena_1hz產(chǎn)生了周期為一秒的脈沖信號，flash_1hz產(chǎn)生了周期為一秒的脈沖時鐘信號。程序如下（見附錄） 圖32是時鐘脈沖發(fā)生電路的元件模塊圖。其中包括：(1) 時鐘發(fā)生電路；(2) 計數(shù)秒數(shù)選擇電路；(3) 倒計時控制電路；(4) 紅綠燈信號控制電路。軟件方面包括：（1）電路合成模塊的概念：將交通燈信號系統(tǒng)劃分成若干個小電路，編寫每一個模塊的VHDL程序代碼，并將各個小電路相連接。每次由綠燈變?yōu)榧t燈的過程中，亮光的黃燈作為過渡，黃燈的時間為5s。而且由于這些結(jié)構(gòu)通常都由大量的觸發(fā)器組成，不僅使電路更復(fù)雜，工作速度降低，而且由于時序配合的原因可能導(dǎo)致不好的結(jié)果。 即使最后綜合出的電路都能實現(xiàn)相同的邏輯功能，其電路的復(fù)雜程度和時延特性都會有很大的差別，甚至某些額外的電路還使得系統(tǒng)運行效率達不到要求。 （6） 用 VHDL 語言編寫的源程序便于文檔管理，用源代碼描述來進行復(fù)雜控制邏輯的設(shè)計，既靈活方便，又便于設(shè)計結(jié)果的交流、保存和重用[13]。 （2） VHDL豐富的仿真語句和庫函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設(shè)計早期就能查驗設(shè)計系統(tǒng)功能的可行性，隨時可對設(shè)計進行仿真模擬。 （5）VHDL是一個標準語言，它的設(shè)計描述可以被不同的EDA工具所支持，可移植性強，易于共享和復(fù)用[11]。VHDL具有多層次描述系統(tǒng)硬件功能的能力。硬件描述語言的主要優(yōu)點： VHDL 是一種全方位的硬件描述語言，包括系統(tǒng)行為級、寄存器傳輸級和邏輯門級多個設(shè)計層次，支持結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、行為 3 種描述形式的混合描述，因此VHDL幾乎覆蓋了以往各種硬件描述語言的功能，整個自頂向下或自底向上的電路設(shè)計過程都可以用 VHDL 來完成。除了含有許多具有硬件特征的語句外，VHDL的語言形式、描述風(fēng)格以及語法是十分類似于一般的計算機高級語言。VHDL翻譯成中文就是超高速集成電路硬件描述語言，主要是應(yīng)用在數(shù)字電路的設(shè)計中。強大的現(xiàn)代國防必須建立在自主開發(fā)的基礎(chǔ)上，因此，廣大電子工程技術(shù)人員應(yīng)該盡早掌握這一先進技術(shù)，這不僅是提高設(shè)計效率和我國電子工業(yè)在世界市場上生存、竟爭與發(fā)展的需要，更是建立強大現(xiàn)代國防的需要[6]。系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級。與世界各知名高校相比，我國高等院校在EDA及微電子方面的教學(xué)和科研工作有著明顯的差距，我們的學(xué)生現(xiàn)在做的課程實驗普遍陳舊，動手能力較差。HDL是用于設(shè)計硬件電子系統(tǒng)的計算機語言，它描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接方式。在PCB完成以后，還可以利用PLD的在線修改能力，隨時修改設(shè)計而不必改動硬件電路。其中，大規(guī)模可編程邏輯器件是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的載體，硬件描述語言是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的主要表達手段，軟件開發(fā)工具是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的智能化的自動設(shè)計工具，實驗開發(fā)系統(tǒng)則是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的下載工具及硬件驗證工具[8]。EDA技術(shù)涉及面很廣，內(nèi)容豐富，從教學(xué)和實用的角度看，主要應(yīng)掌握如下四個方面的內(nèi)容: (1)大規(guī)模可編程邏輯器件。 (2)用軟件方式設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的；(3)采用自頂向下(topdown)的設(shè)計方法?，F(xiàn)代EDA技術(shù)就是以讓算機為工具，在EDA軟件平臺上，根據(jù)硬件描述語言HDL完成的設(shè)計文件，能自動地完成用軟件方式描述的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、布局布線、邏輯仿真，直至完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。電子類的高新技術(shù)項目的開發(fā)也逾益依賴于EDA技術(shù)的應(yīng)用。EDA技術(shù)使得設(shè)計者的工作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件描述語言和EDA軟件來完成對系統(tǒng)硬件功能的實現(xiàn)。再如基于模糊邏輯的智能交通燈控制系統(tǒng)，是從禁行車輛等待時間的角度出發(fā)，綜合了各個方向車輛密度的因素，模仿交通帶察的行為而設(shè)計的。國內(nèi)城市尤其是大城市引進的交通控制系統(tǒng)大部分為進口的SCOOT和SCATS以及京三系統(tǒng)等，和國外的交通流大不相同，因此，國外的這些交通控制系統(tǒng)在國內(nèi)的使用效果不盡人意。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在國外，英國，澳大利亞，日本和美國等國家均在交通控制系統(tǒng)上日益完善。作為城市交通網(wǎng)的重要組成部分, 交叉口是道路通行能力的瓶頸和交通阻塞及事故的多發(fā)地。日常的交通堵塞成為人們司空見慣而又不得不忍受的問題。在用VHDL語言進行電路設(shè)計時,應(yīng)充分認識到VHDL語言的特點,從設(shè)計思想、語句運用及描述方法上等多方面對電路進行優(yōu)化設(shè)計。 裝訂線 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題目： 基于VHDL的交通燈信號控制器設(shè)計 系 部 電子信息工程學(xué)院 學(xué)科門類 工學(xué) 專 業(yè) 電子信息工程 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 2012年 5 月 22 日基于VHDL的交通燈信號控制器的設(shè)計摘 要傳統(tǒng)的交通燈控制系統(tǒng)多數(shù)由單片機或PLC實現(xiàn)，本文介紹的是基于EDA技術(shù)設(shè)計交通燈系統(tǒng)的一種思路和方法。通過對系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)分析，采用自頂向下的層次化設(shè)計方法，給出了各個模塊的VHDL程序，并且利用QuartusⅡ?qū)?yīng)用程序進行了仿真，得出了相應(yīng)的仿真結(jié)果。 近年來，隨著汽車數(shù)量的猛增，我國大中型城市的城市交通，正面臨著嚴峻的考驗，從而導(dǎo)致交通問題日益嚴重，其主要表現(xiàn)如下：交通事故頻發(fā)，對人類生命安全造成極大威脅；交通擁堵嚴重，導(dǎo)致出行時間增加，能源消耗加大；空氣污染和噪聲污染程度日益加深等。城市交通是城市經(jīng)濟生活的命脈，是衡量一個城市文明進步的標志，對于城市經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高起著十分重要的作用。所以，改變和完善我國現(xiàn)有的交通系統(tǒng)已成為當務(wù)之急。 目前國內(nèi)己有一些自主開發(fā)的城市交通控制系統(tǒng)，如公安部交通科學(xué)研究所研制開發(fā)的HTUTCS系統(tǒng)，但它在整體性能上比國外同類系統(tǒng)仍有較大差距，只在一些中小城市得到一些應(yīng)用。但在現(xiàn)實應(yīng)用中，這種固定周期的交通信號燈的周期只在一天交通流量變化不大的路口可以得到較理想的效果，而交通流量呈周期變化的路口則無法兩者兼顧，其只能使某個時段達到較好的效果，在另外一個時刻則需要人工干預(yù)，不然可能產(chǎn)生交通堵塞。EDA技術(shù)就是依賴功能強大的計算機，在EDA工具軟件平臺上，對以硬件描述語言HDL（Hardware Description Language）為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計文件，它能自動地完成邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合、結(jié)構(gòu)綜合（布局布線），以及邏輯優(yōu)化和仿真測試，直至實現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，在涉及通信、國防、航天、醫(yī)學(xué)、工業(yè)自動化、計算機應(yīng)用、儀器儀表等領(lǐng)域的電子系統(tǒng)設(shè)計工作中，EDA技術(shù)的含量正以驚人的速度上升。EDA( Electronic Design Automation，電子系統(tǒng)設(shè)計自動化)技術(shù)是20世紀90年代初從CAD(計算機輔助設(shè)計)、CAM(計算機輔助制造),CAT(計算機輔助測試)和CAE(計算機輔助工程)的概念發(fā)展而來的。可見 ， 利 用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)的設(shè)計，具有以下幾個特點: (1)用軟件的方式設(shè)計硬件。(4)設(shè)計過程中可用有關(guān)軟件進行各種仿真。(4)實驗開發(fā)系統(tǒng)。PLD如同一張白紙或是一堆積木，工程師可以通過傳統(tǒng)的原理圖輸入法，或是硬件描述語言自由的設(shè)計一個數(shù)字系統(tǒng)，通過軟件仿真，我們可以事先驗證設(shè)計的正確性。硬件描述語言(HDL)是相對于一般的計算機軟件語言如C、Pascal而言的。 EDA與傳統(tǒng)電子設(shè)計方法的比較及優(yōu)點與傳統(tǒng)的電子設(shè)計方法相比，EDA技術(shù)對于復(fù)雜電路的設(shè)計和調(diào)試都比較簡單，如果某一過程存在錯誤，查找和修改起來比較方便，而且EDA技術(shù)的可移植性很強。設(shè)計過程中可用有關(guān)軟件進行各種仿真。EDA技術(shù)是電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命，目前正處于高速發(fā)展階段，每年都有新的EDA工具問世，我國EDA技術(shù)的應(yīng)用水平長期落后于發(fā)達國家，如果說用于民品的核心集成電路芯片還可以從國外買的到