【導讀】該設計通過用數(shù)字信號自。交通管理的自動化。在本次課程設計里，用VHDL語言為基礎來實現(xiàn)設計交通控制信號。燈，在QuartusII軟件完成其仿真，實現(xiàn)主干和枝干道上的紅綠燈轉換。

　　

【正文】 1 所示： 表 51 管腳綁定表 序號 TO Location I/O Bank 1 CLK PIN_152 3 2 CAR PIN_160 3 3 SEG[0] PIN_175 3 4 SEG[1] PIN_176 3 5 SEG[2] PIN_177 3 6 SEG[3] PIN_178 3 7 SEG[4] PIN_179 3 8 SEG[5] PIN_180 3 9 SEG[6] PIN_1 1 10 SEL[0] PIN_3 1 11 SEL[1] PIN_4 1 12 SEL[2] PIN_5 1 第 17 頁 西華大學課程設計說明書 13 LED[0] PIN_170 3 14 LED[1] PIN_173 3 15 LED[2] PIN_174 3 16 LED[3] PIN_165 3 17 LED[4] PIN_166 3 18 LED[5] PIN_167 3 備 注： CLK 綁定時鐘 1KHZ； CAR 綁定 DK4 LED[0]綁定 LED6； 支干道紅燈 LED[1]綁定 LED7； 支干道黃燈 LED[2]綁定 LED8； 支干道綠燈 LED[3]綁定 LED1； 主干道紅燈 LED[4]綁定 LED2； 主干道黃燈 LED[5]綁定 LED3； 主干道綠燈 SEL[0]綁定 LI0； SEL[1]綁定 LI1； SEL[2]綁定 LI2。 SEG[0]綁定 G8； SEG[1]綁定 F8； SEG[2]綁定 E8； SEG[3]綁定 D8； SEG[4]綁定 C8； SEG[5]綁定 B8； SEG[6]綁定 A8。 將管腳按上圖綁定后就可以下載到實驗板上進行調(diào)試了 調(diào)試過程和結果 將程序下載到實驗 板后， CAR 置于低電平后，可以看到 LED 燈的顯示情況為主干道亮綠燈，支干道亮紅燈，主干道數(shù)碼管顯示 45 秒，支干道數(shù)碼管顯示 50 秒。但支干道有車時，把 CAR 置于高電平，可以看到主、支干道的數(shù)碼管開始倒計時；主干道倒計時結束后再進行 5 秒倒計時，并且交通燈變?yōu)辄S燈；當主干道倒計時結束后，主干道數(shù)碼管顯示 30，支干道數(shù)碼管顯示 25，主干道變?yōu)榧t燈，支干道變?yōu)榫G燈，繼續(xù)進行倒計時；支干道倒計時結束后再經(jīng)行 5 秒倒計時，交通燈變?yōu)辄S燈；支干道倒計時結束后再回到初始狀態(tài)。 從實驗板上可以看出硬件測試下的效果達到了設計的要求 ，能夠?qū)崿F(xiàn)交通信號燈控制器的基本功能。但是，由于實驗板的系統(tǒng)時鐘不穩(wěn)定，導致數(shù)碼管的掃描有時會出現(xiàn)閃動的現(xiàn)象，在更換了實驗板后可以看出，數(shù)碼管的掃描基本穩(wěn)定，在視覺上不會出現(xiàn)閃動的情況?；蛘呖梢詫⑾到y(tǒng)的時鐘頻率改為 2KHZ，更改分頻模塊后再進行編譯下載，這樣可以加快數(shù)碼管掃描的速度，從而達到消除視覺上閃動的現(xiàn)象。 第 18 頁 西華大學課程設計說明書 6 結論 本設計采用了 VHDL 硬件描述語言文本輸入方式，在確立總體預期實現(xiàn)功能的前提下，分層次進行設計。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。程序中所用到 的數(shù)據(jù)均可以根據(jù)實際情況進行設置，修改靈活方便。通過此次設計，我對于 VHDL 硬件描述語言有了更深入地了解，也在原來所學的理論基礎上得到了進一步地應用。但由于經(jīng)驗上的不足，有些地方還需要做進一步地改善，如可通過 FPGA/CPLD 開發(fā)套件驗證。 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。而且， VHDL 語言對 EDA 技術產(chǎn)生的影響也是深遠的，它縮短了電子產(chǎn)品的設計周期，為設計者提供了方便。在今后的電子產(chǎn)品研究開發(fā)過程中， EDA 技術將會具有更好的 開發(fā)手段和更高的性價比，并且將擁有更為廣闊的市場應用前景。 第 19 頁 西華大學課程設計說明書 7 總結與體會 通過這次課程設計，加強了我動手、思考和解決問題的能力 .現(xiàn)在設計已經(jīng)做好了 ,自己感覺還是比較好的 ,雖然花了很多的時間 ,但學到了很多東西 .做課程設計的時候 ,自己把整個書本都看了幾遍 ,增強了自己對知識的理解 ,很多以前不是很懂的問題現(xiàn)在都已經(jīng)一一解決了 。 在課程設計的過程中 ,我想了很多種方案 ,對同一個問題都想了很多種不同的接法 ,運用不同的芯片進行了比較 ,最后還是采取了上面的方法進行連接 .從開始做課程設計那天起 ,腦中天天都想著同樣的問題 ,怎么去把 電路 和程序 弄得更加簡單 ,怎么別人更容易看懂 .但似乎時間過得真的很快 ,我用了好幾天才把它完全弄完 ,完成后 ,心里有一種說不出的高興 。在設計過程中遇到很多麻煩，但我都上網(wǎng)查資料，去圖書館找參考書，努力地去解決所遇到的問題。 這次課程設計之后 ,使我明白了 ,做任何事情都要認真仔細 ,不然的話 ,你會花更多的時間才會做好 .課程設計有利于提高我們的動手能力 ,能把我們所學的書本知識運用到實際生活中去 .同時也豐富了我們的業(yè)余生活 ,提高我們對知識的理解能力 。 第 20 頁 西華大學課程設計說明書 8 謝辭 通過這 兩周 的努力，我的 課程設計 終于完成了，這意味著大學 三 年級 生 活即將結束。在 此 階段，我在學習上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。 在本 課程設計 的 完成 過程中，我的 指導老 師 黃勇 老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴格把關，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學習期間給我極大關心和支持的各位老師以及關心我的同學和朋友。 由于 時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，整 個課程設計 肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點和錯誤。懇請閱讀此篇 說明書 的老師、同學，多予指正，不勝感激！ 第 21 頁 西華大學課程設計說明書 9 參考 文獻 [1] 元紅妍 .電子綜合設計實驗教程（第一版） [M]， 山東：山東大學出版社， 2020 [2] 楊曉慧 .電子技術 EDA 實踐教程 （第一版） [M]， 北京：國防工業(yè)出版社， 2020 [3] 王新安 .FPGA/CPLD 最新實用技術指南（ 第一版 ） [M]，北京：清華大學出版社， 2020 [4] 林明權 .VHDL 數(shù)字控制系統(tǒng)設計范例 (第一版 )[M]北京：電子工業(yè)出版社， 2020 年 [5] 黃繼業(yè) .EDA 技術實用教程 (第二版 )[M]，北京：科學出版社， 2020 年 [6] 楊恒新 .自頂向下法設計交通燈控制系統(tǒng) [J],電氣電子教學學報 ， 2020 年第四期 [7] 曾素瓊 .EDA 技術在數(shù)字電路中的探討 [J]，實驗科學與技術 ， 2020 年第一期 [8] 陳賾 ． CPLD/FPGA 與 ASIC 設計實踐教程 [M]． 北京： 科學出版社 ， 2020 [9] 王金明．數(shù)字系統(tǒng)設計與 Verilog HDL [M]． 北京： 電子工業(yè)出版社， 2020 [10] 謝自美．電子線路設計 .實驗 .測試 [M]． 武漢： 華中 科技 大學出版社， 2020 第 22 頁 西華大學課程設計說明書 附錄 思考題 數(shù)字管的動態(tài)和靜態(tài)顯示有什么區(qū)別？ ① 靜態(tài)顯示：系統(tǒng)在每一次顯示輸出后，能保持顯示 不變，僅僅在待顯示數(shù)字需要改變時，才更新其數(shù)字顯示器中鎖存的內(nèi)容，這種顯示占用 CPU 時間少，顯示穩(wěn)定可靠。缺點是：當顯示位數(shù)較多時，占用 I/O 較多。 ② 動態(tài)顯示： CPU需定時地對每位 LED顯示器進行掃描，每位 LED顯示器分時輪流工作，每次只能使一位 LED顯示，但由于人眼視覺暫留現(xiàn)象，仍感覺所有的 LED顯示器都同時顯示。這種顯示的優(yōu)點是使用硬件少，占用 I/O少。缺點是：占用 CPU時間長，只要不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。 如何實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示數(shù)碼管？ 動態(tài)數(shù)碼掃描顯示方式是利用了人眼的視覺暫留效應，把 八個數(shù)碼管按一定順序（從左至右或從右至左）進行點亮，當點亮的頻率（即掃描頻率）不大時，我們看到的是數(shù)碼管一個個的點亮，然而，當點亮頻率足夠大時，我們看到的不再是一個一個的點亮，而是全部同時顯示（點亮），與傳統(tǒng)方式得到的視覺效果完全一樣。因此我們只要給數(shù)碼管這樣一個掃描頻率，那么就可以實現(xiàn)兩個以上的數(shù)碼管同時點亮。而這個頻率我們可以通過一個計數(shù)器來產(chǎn)生，只要計數(shù)頻率足夠大，就可以實現(xiàn)我們的要求。事實上，因為數(shù)碼管點亮不是瞬間就可以的，它也需要一定的時間，該時間與數(shù)碼管的選擇有關系。為了折中這一對矛盾，實驗中一 般可將計數(shù)頻率選擇在 100Hz 左右肯定可以滿足上述兩個要求。 動態(tài)數(shù)碼掃描顯示的硬件電路設計要求是：對共陰數(shù)碼管，將其公共端陰極接三八譯碼器的輸出，三八譯碼器的輸入為位選信號輸入；將 8 個（或更多）的數(shù)碼管的相同段接在一起，然后引出。原理圖如圖 10－ 1所示： 圖 103 動態(tài)數(shù)碼掃描顯示硬件電路原理圖