【正文】 方便和高效。在仿真和設(shè)計(jì)兩方面支持標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言的功能越來越強(qiáng)大，軟硬件技術(shù)也進(jìn)一步得到了融合，在電子行業(yè)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、技術(shù)領(lǐng)域和設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域得到了進(jìn)一步的肯定，使得復(fù)雜電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證趨于簡單化。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。綠色則有較冷及平靜的含意?！　∽钤绲慕煌舫霈F(xiàn)于一八六八年英國倫敦。美國夏威夷大學(xué)心理學(xué)家詹姆斯指出，人有一種將剎車和油門與自尊相互聯(lián)系的傾向。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。　　從此，城市的交通信號燈被取締了?；赩HDL交通燈的系統(tǒng)畢業(yè)論文目 錄目錄…………………………………………………………………………………… Ⅰ摘要…………………………………………………………………………………… ⅡAbstract……………………………………………………………………………… Ⅲ第1章 前言…………………………………………………………………………… 1 研究背景…………………………………………………………………… 1 研究目的…………………………………………………………………… 2第2章 EDA在交通燈上的研究……………………………………………………… 4 EDA技術(shù)及其發(fā)展………………………………………………………… 4 EDA與傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)方法的比較及優(yōu)點(diǎn)…………………………………… 6 VHDL系統(tǒng)概述……………………………………………………………… 6第3章 交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法……………………………………………………… 16 交通燈的發(fā)展趨勢………………………………………………………… 16 VHDL硬件描述語言設(shè)計(jì)的優(yōu)勢…………………………………………… 17第4章 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 19 紅綠燈交通信號系統(tǒng)功能描述…………………………………………… 19 紅綠燈交通信號系統(tǒng)的VHDL模塊………………………………………… 20…………………………………………………… 20…………………………………………………… 24……………………………………………………… 28…………………………………………………32………………………………………………………39第5章 總結(jié)…………………………………………………………………………… 45參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 46致謝…………………………………………………………………………………… 47誠信承諾書…………………………………………………………………………… 48第1章 前言 研究背景19世紀(jì)初，在英國中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。直到1914年，在美國的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過，這時(shí)已是“電氣信號燈”。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。他說：駕車者看到黃燈亮?xí)r，心里便暗暗作好加速的準(zhǔn)備。那時(shí)的交通燈只有紅、綠兩色，經(jīng)改良后，再增加一盞黃色的燈，紅燈表示停止，黃燈表示準(zhǔn)備，綠燈則表示通行。因此，人們常以紅色代表危險(xiǎn)，黃色代表警覺，綠色代表安全?，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。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)應(yīng)用、儀器儀表等領(lǐng)域的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，EDA技術(shù)的含量正以驚人的速度上升。可見 ， 利 用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn): 1)用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件。 6)整個(gè)系統(tǒng)可集成在一個(gè)芯片上，體積小、功耗低、可靠性高。FPGA和CPLD分別是現(xiàn)場可編程門陣列和復(fù)雜可編程邏輯器件的簡稱，兩者的功能基本相同，只是實(shí)現(xiàn)原理略有不同，所以我們有時(shí)可以忽略這兩者的區(qū)別，統(tǒng)稱為可編程邏輯器件或CPLD/FPGA. PLD是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最具活力和發(fā)展前途的一項(xiàng)技術(shù)，PLD能完成任何數(shù)字器件的功能[3]。用HDL進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)者可以專心致力于其功能的實(shí)現(xiàn)，而不需要對不影響功能的與工藝有關(guān)的因素花費(fèi)過多的時(shí)間和精力。傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備的電器控制系統(tǒng)，如果利用EDA技術(shù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或進(jìn)行技術(shù)改造，不但設(shè)計(jì)周期短、設(shè)計(jì)成本低，而且將提高產(chǎn)品或設(shè)備的性能，縮小產(chǎn)品體積，提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，提高產(chǎn)品的附加值。 模擬和合成是使用VHDL語言兩種主要的工具。一種VHDL規(guī)格的一部分,可以形成基礎(chǔ)上建立一個(gè)模擬模型,以核實(shí)運(yùn)作的部分在更廣泛的系統(tǒng)背景(如印刷電路板的模擬)。 提出了設(shè)計(jì)一種新技術(shù),你不需要從零開始,或顛倒工程的規(guī)格，替代你返回設(shè)計(jì)總枝干用VHDL的行為描述，然后執(zhí)行這樣在新科技上認(rèn)識到正確的功能將被保留。use 。這里的注釋是一個(gè)“header” 用來告訴我們VHDL描述的是一個(gè)AOI門。 ) 而use語句(use 。 F : out std_logic ) 。數(shù)據(jù)類型的概念是來自VHDL世界各地的軟件。程序中architecture 和 portis是VHDL的關(guān)鍵詞。 結(jié)構(gòu)體包含并行信號轉(zhuǎn)讓描述了設(shè)計(jì)實(shí)體的功能。通常，結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)的代碼要比實(shí)體的說明關(guān)鍵，因此重復(fù)結(jié)構(gòu)體的名字顯得更為重要。 （4）VHDL的設(shè)計(jì)不依賴于特定的器件，方便了工藝的轉(zhuǎn)換。 （5） VHDL對設(shè)計(jì)的描述具有相對獨(dú)立性，設(shè)計(jì)者可以不懂硬件的結(jié)構(gòu)， 也不必管理最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)器件是什么，而進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)。最常見的使電路復(fù)雜化的原因之一是設(shè)計(jì)中存在許多本不必要的類似 LATCH的結(jié)構(gòu)。比較以上兩個(gè)程序，它們在行為上是等價(jià)的。而完成同樣的功能，略做修改，程序4中只需要1個(gè)加法器，有效地減少了使用面積。end if。q2=(b+c)+d。else count=count1。這就涉及到如何劃分功能模塊的問題，這就要求對設(shè)計(jì)要有比較深入的掌握，才能使劃分的功能模塊具有簡單化和高效性[14]。一方面，西方發(fā)達(dá)國家開展了許多關(guān)于部門間信息共享、以及公有－私有關(guān)系的專項(xiàng)研究，從法規(guī)、政策、機(jī)制等方面對部門間信息共享給予了一定的保障；另一方面，西方發(fā)達(dá)國家的ITS建設(shè)已經(jīng)發(fā)展到一定程度，普遍開展了較高層次的交通信息服務(wù)。多學(xué)科綜合集成ITS共用信息平臺。利用硬件描述語言來設(shè)計(jì)電路，使探測各種設(shè)計(jì)方案變成一件很容易的事，因?yàn)橹恍枰獙γ枋稣Z言進(jìn)行修改，這比更改電路原理圖要容易實(shí)現(xiàn)得多。同時(shí)，VHDL 語言也支持慣性延遲和傳輸延遲，這樣可以準(zhǔn)確地建立硬件電路的模型。在設(shè)計(jì)過程中 , 設(shè)計(jì)人員可以建立各種可再次利用的模塊 , 一個(gè)大規(guī)模的硬件電路的設(shè)計(jì)不可能從門級電路開始一步步地進(jìn)行設(shè)計(jì) , 而是一些模塊的累加。圖3 交通信號燈系統(tǒng)模塊圖由圖3可以看出系統(tǒng)大體的工作程序是：首先由時(shí)鐘發(fā)生電路產(chǎn)生穩(wěn)定的時(shí)鐘信號，為下面三個(gè)子電路提供同步工作信號。系統(tǒng)輸出信號：ena_scan：將外部的時(shí)鐘信號進(jìn)行分頻處理；ena_1hz：產(chǎn)生每秒一個(gè)的脈沖信號；flash_1hz：產(chǎn)生每秒一個(gè)脈沖的時(shí)鐘信號。第一句就是將scan_bit設(shè)為常數(shù)‘2’，這個(gè)數(shù)值是可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要任意設(shè)定的。 clk:in std_logic。constant two_hz_val:positive:=125。 then clk_scan_ff=00。139。process(reset,clk,ena_s)begin if reset=39。event and clk=39。 else clk_2hz_ff=clk_2hz_ff+1。ena_1hz=ena_one and ena_two and ena_s。architecture bhv of hld2 isconstant redew_time:integer:=15。constant yellowsn_time:integer:=5。event and clk=39。 when 001=load=conv_std_logic_vector(yellowsn_time,8)。 when 101=load=conv_std_logic_vector(greenew_time,8)。 clk:in std_logic。constant greenew_time:integer:=25。event and clk=39。 when 010=load=conv_std_logic_vector(redsn_time,8)。 end process。如此循環(huán)下去，道路就會暢通無阻了。139。139。 end if。 end case。 recount:in std_logic。) then t_ff=00000000。139。 when 3=led(24 downto 0)=1111000000000000000000000。 when 11=led(24 downto 0)=1111111111110000000000000。 when 19=led(24 downto 0)=1111111111111111111100000。 end if。在程序編寫過程中運(yùn)用到了conv_integer()語句，它可以將t_ff所賦的值轉(zhuǎn)換成整數(shù)。use 。 st_butt:in std_logic。architecture bhv of hld4 istype sreg0_type is (rewgsn, rewysn, gewrsn, yewrsn, yewysn, yewgsn, gewysn, rewrsn)。139。139。 st_transfer=39。) then state=rewgsn。139。 sign_state=011。139。 state=rewysn。) then if (next_state=39。 state=rewysn。) then recount=39。 end if。139。039。139。 sign_state=110。139。 state=rewysn。 elsif (a_m=39。) then recount=39。 end if。039。039。139。 recount=39。 end if。 st_transfer=39。 st_transfer=39。signal st_transfer:std_logic。 recount:out std_logic。entity hld4 isport(reset:in std_logic。其對應(yīng)方式如下表所示： 表1:LED25位系統(tǒng)輸出信號發(fā)光二極管7組6組5組4組3組2組1組led(24 downto 0)000yxwvutsrqponmlkjihgfedcba 紅綠燈信號控制電路在紅綠燈交通信號系統(tǒng)中，大多數(shù)的情況是通過自動控制的方式指揮交通。next_state=39。 when 21=led(24 downto 0)=1111111111111111111111000。 when 13=led(24 downto 0)=1111111111111100000000000。 when 5=led(24 downto 0)=1111110000000000000000000。 else t_ff=t_ff1。elsif (clk39。 led:out std_logic_vector(24 downto 0)。use 。 when 1=led(24 downto 0)=1100000000000000000000000。139。 led=0000000000000000000000000。因此，如果采用發(fā)光二極管作為倒計(jì)時(shí)的顯示裝置就會使司機(jī)和行人一目了然，同樣也能夠起到很好的提示作用。當(dāng)外部信號發(fā)生器提供了1kHZ的時(shí)鐘信號，并且重新計(jì)數(shù)信號(recount)為“1”時(shí),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(dāng)下一個(gè)重新計(jì)數(shù)信號(recount)再次為“1”時(shí)，會重復(fù)此過程。 when 100=load=conv_std_logic_vector(yellowew_time,8)。) then if (ena_scan=39。constant yellowsn_time:integer:=5。 recount:in std_logic。 when others=load=conv_std_logic_vector(yellowsn_time,8)。 when 010=load=conv_std_logic_vector(redsn_time,8)。) then if (ena_scan=39。constant greensn_time:integer:=25。constant yellowew_time:integer:=5