【正文】 .................11 章節(jié)安排 ........................................................................................................12 第二章 本文 研究平臺 簡介 ...................................................................................... 12 CPLD 復(fù)雜可編程邏輯器件 ......................................................................... 13 CPLD 結(jié)構(gòu)及其發(fā)展 ...................................................................................13 CPLD 的特點及其使用 .............................................................................. 13 EPM7128SLC8415 芯片介紹 .................................................................. 14 VHDL 硬件編輯語言 ..................................................................................... 14 VHDL 語言及其發(fā)展 ..................................................................................15 VHDL 語言設(shè)計流程 .................................................................................. 15 VHDL 的描述風格 ...................................................................................... 15 選擇 VHDL 硬件描述語言設(shè)計的優(yōu)勢 ....................................................17 Quartus Ⅱ 簡介 ............................................................................................... 18 第三章 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 ...................................................................................... 20 紅綠燈交通信號系統(tǒng)功能描述 .................................................................... 20 任務(wù)和要求 .......................................................................................... 20 設(shè)計思想 .............................................................................................. 20 紅綠燈交通信號系統(tǒng)的 VHDL 模塊 .......................................................... 24 控制模塊 .............................................................................................. 24 分頻模塊 .............................................................................................. 25 譯碼顯示模塊 ...................................................................................... 31 第四章 仿真后的時序圖 ............................................................................................ 36 控制模塊 ........................................................................................................ 36 分頻模塊 ........................................................................................................ 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 ...................................................................................................................... 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。隨著大規(guī)模集成電路及計算機技術(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。 EDA 技術(shù)的一個重要特征就是使用硬件描述語言 (HDL)來完成系統(tǒng)的設(shè)計文件，應(yīng)用 VHDL 的數(shù)字電路實驗降低了數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計難度 ,這在電子設(shè)計領(lǐng)域已得到設(shè)計者的廣泛采用。我國是一個歷史悠久、人口 眾多的國家，城市數(shù)量隨著社會的發(fā)展不斷增多。舊有的交通控制系統(tǒng)的弊病和人們越來越高的要求激化了矛盾，使原來不太突出的交通問題被提上了日程。后來，英國倫敦議會大廈前經(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，信號燈家族的第一個成員就在倫敦議會大廈的廣場上誕生了，由當時英國機械師德 1918 年第一盞電氣交通燈出現(xiàn)在紐約市五號街的一座高塔上，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。 交通系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢就是要提高通行能力，加強環(huán)境保護，開展智能化運輸和環(huán)保專項技術(shù)的研究，并且要做到以人為本，重點開展交通安全技術(shù)的研究，在這個過程中要確定經(jīng)濟合理的目標，促進新材料的廣泛應(yīng)用和開發(fā)。智能交通各界通過多年的研究和工程實踐，普遍認為信息平臺的建設(shè)應(yīng)實現(xiàn)信息共享樞紐、綜合交通信息服務(wù)、交通輔助決策、重大事件管理等 功能目標。所獲得的資料來源于省圖書館 、網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫和社會、企業(yè)以及校園調(diào)研。 CPLD 結(jié)構(gòu)及其發(fā)展 CPLD 主要是由可編程邏輯 宏單元 (MC， Macro Cell)圍繞中心的可編程互連矩陣 單元組成。幾乎所有應(yīng)用中小規(guī)模通用數(shù)字集成電路 的場合均可應(yīng)用 CPLD 器件。可以快速而有效的重新編程，并保證可編程擦除 100次。 VHDL語言設(shè)計特點 ⑴ 覆蓋面廣，描述能力強，用于復(fù)雜的，多層次的設(shè)計，支持設(shè)計庫和設(shè)計的重復(fù)使用。 ⑹ 硬件獨立，一個設(shè)計可用于不同的硬件結(jié)構(gòu)，而且設(shè)計時不必了解過多的硬件細節(jié)。 設(shè)計規(guī)劃完成后，設(shè)計人員就可以按照模塊劃分來編寫各個模塊的 VHDL 程序，然后將各個模塊的 VHDL 程序組合在一起，從而完成整個設(shè)計的 VHDL 描述。約束條件的設(shè)置主要包括時間約束和面積約束。常用順序語句描述有進程，過程和函數(shù)。它反映了從輸入數(shù)據(jù)到輸出數(shù)據(jù)之間所發(fā)生的邏輯變換，或者說描述了數(shù)據(jù)流程的運動路徑，運動方向和運動結(jié)果。 VHDL 的英文全稱是VHSIC（ Very High Speed Integrated Circuit） Hardware Description Language。此外 ,VHDL 語言能夠同時支持同步電路、異步電路和隨機電路的設(shè)計實現(xiàn) , 這是其他硬件描述語言所不能比擬的。 ⑷ VHDL 語言的設(shè)計描述與器件無關(guān) 采用 VHDL 語言描述硬件電路時 , 設(shè)計人員并不需要首先考慮選擇進行設(shè)計的器件。 QuartusII design 提供完善的 timing closure 和 LogicLock? 基于塊的設(shè)計流程。 Altera 的 Quartus II 可編程邏輯 軟件屬于 第四代 PLD 開發(fā)平臺。 ⑵ 能實現(xiàn)正常的倒計時顯示功能。輸入信號有清零信號 clear1,clear2。 use 。 //定義 5 種交通燈狀態(tài)，分別為由東向西方向的綠燈，東西方向的黃燈，由東轉(zhuǎn)南的綠燈，由東轉(zhuǎn)南的黃燈，道路東口的紅燈； begin process(jin,clear,clk) //當 jin,clear,clk 發(fā)生變化時開始執(zhí)行進程語句 。 then b:=39。 r=39。event and clk=39。039。139。 th:=th1。 / //計時器開始計時，此時十位為 2，個位為 4，即 25S，直到本次計時結(jié)束，只有 ga 輸出信號，由東向西的綠燈點亮，其他的保持熄滅狀態(tài)；期間當計時器的十位不為 0 和個位不為 1 時，若個位循環(huán)到 0 時，則個位自動變?yōu)?9，十位自減 1，繼續(xù)循環(huán)，否則個位一直自減 1；當此次計時結(jié)束，即十位和各位均顯示0 時，下次計時開始，東西向的黃燈開始點亮； end if。 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 y=39。 else tl:=tl1。 end if。139。 th:=th1。 //計時器開始計時，此時十位為 2，個位為 4，直到本次 計時結(jié)束，只有由東轉(zhuǎn)南的綠燈點亮，其余保持熄滅狀態(tài)；期間當計時器的十位不為 0 和個位不為 1時，若個位循環(huán)到 0 時，則個位自動變?yōu)?9，十位自減 1，繼續(xù)循環(huán)，否則個位一直自減 1；當此次計時結(jié)束，即十位和各位均顯示 0 時，下次計時開始，由東轉(zhuǎn)南的黃燈開始點亮； end if。 y=39。 else if not(th=0000 and tl=0001) then if tl=0000 then