【正文】 hen //東西向黃燈的描述； th:=0000。 when yellowa=if v=39。 ///計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，此時(shí)十位為2，個(gè)位為4，即25S，直到本次計(jì)時(shí)結(jié)束，只有g(shù)a輸出信號(hào)，由東向西的綠燈點(diǎn)亮，其他的保持熄滅狀態(tài)；期間當(dāng)計(jì)時(shí)器的十位不為0和個(gè)位不為1時(shí)，若個(gè)位循環(huán)到0時(shí)，則個(gè)位自動(dòng)變?yōu)?，十位自減1，繼續(xù)循環(huán)，否則個(gè)位一直自減1；當(dāng)此次計(jì)時(shí)結(jié)束，即十位和各位均顯示0時(shí)，下次計(jì)時(shí)開始，東西向的黃燈開始點(diǎn)亮； end if。039。 tl:=0000。 end if。 th:=th1。039。039。039。139。1’。 tl:=0100。039。039。 tl:=0100。 then state:=greena。 then if clear=39。event and clk=39。139。039。 state:=red；//jin為高電平時(shí)，所有紅燈點(diǎn)亮，其它燈處于熄滅狀態(tài)； end if。 r=39。 gb=39。 y=39。 ga=39。 then b:=39。 begin //開始描述結(jié)構(gòu)體； if jin=39。 //定義4位std_logic_vector數(shù)據(jù)類型變量th,tl，th為倒計(jì)數(shù)值秒數(shù)十位變化控制信號(hào)，tl為倒計(jì)數(shù)值秒數(shù)個(gè)位變化控制信號(hào)； variable a: std_logic_vector(3 downto 0)。 //定義std_logic數(shù)據(jù)類型的變量v,b，分別定義為倒計(jì)時(shí)開始/結(jié)束，整個(gè)交通系統(tǒng)的特殊/非特殊狀態(tài)。//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(dāng)jin,clear,clk發(fā)生變化時(shí)開始執(zhí)行進(jìn)程語句。 //實(shí)體說明；architecture controla_arc of controla is //開始結(jié)構(gòu)體說明。//定義輸出信號(hào)r,y,ga,gb分別控制東西方向主干道的紅燈亮，黃燈亮，主干道東向西行駛的綠燈亮和向南行駛的綠燈亮； timh,timl:out std_logic_vector(3 downto 0))。 //定義輸入信號(hào)clk提供1Hz的基準(zhǔn)信號(hào)；jin為特殊功能信號(hào)，當(dāng)為高電平時(shí)，各路口均顯示紅燈狀態(tài)且計(jì)時(shí)器停止計(jì)算，系統(tǒng)進(jìn)入特殊狀態(tài)模式。use ?？刂颇KA圖36控制模塊AVHDL源程序如下：library ieee。外部信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的高頻信號(hào)脈沖經(jīng)分頻器分頻產(chǎn)生信號(hào)clk和clkin。特殊功能信號(hào)包括輸入信號(hào)jin1和jin2。輸入信號(hào)有清零信號(hào)clear1,clear2。 圖31交通燈信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由交通信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可知，該系統(tǒng)由三個(gè)模塊組成。 設(shè)計(jì)思想：表31交通燈轉(zhuǎn)換規(guī)律的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)主干道東主干道西支干道北支干道南時(shí)間1綠燈 亮綠燈 亮紅燈亮紅燈亮25s2黃燈亮黃燈亮紅燈亮紅燈亮 5s3綠燈 亮綠燈 亮紅燈亮紅燈亮 25s4黃燈亮黃燈亮紅燈亮 紅燈亮 5s5紅燈亮紅燈亮綠燈 亮綠燈 亮 25s6紅燈亮紅燈亮黃燈亮黃燈亮 5s7紅燈亮紅燈亮綠燈 亮綠燈 亮25s8紅燈亮紅燈亮黃燈亮黃燈亮 5s由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可以看出，主干道東西的交通燈狀態(tài)相同且支干道南北的交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換也相同，這樣只需控制主干道一路和支干道一路的交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換就可以達(dá)到控制整個(gè)交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換的功能。計(jì)時(shí)器由初始狀態(tài)計(jì)數(shù)，對(duì)應(yīng)的指示燈亮。⑵能實(shí)現(xiàn)正常的倒計(jì)時(shí)顯示功能。交通燈控制器就是用于自動(dòng)控制十字路口的交通燈和計(jì)時(shí)器，指揮各種車輛和行人安全通行。交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第三章 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)功能描述在十字路口，每條道路各有一組紅、黃、綠燈和倒計(jì)時(shí)顯示器。Quartus平臺(tái)與Cadence、ExemplarLogic、 MentorGraphics、Synopsys和Synplicity等EDA供應(yīng)商的開發(fā)工具相兼容。Altera的Quartus II可編程邏輯軟件屬于第四代PLD開發(fā)平臺(tái)。工程師使用同樣的低價(jià)位工具對(duì) Stratix FPGA進(jìn)行功能驗(yàn)證和原型設(shè)計(jì)，又可以設(shè)計(jì)HardCopy Stratix器件用于批量成品。Altera Quartus II 作為一種可編程邏輯的設(shè)計(jì)環(huán)境, 由于其強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力和直觀易用的接口，越來越受到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的歡迎。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。 II design 是最高級(jí)和復(fù)雜的，用于systemonaprogrammablechip (SOPC)的設(shè)計(jì)環(huán)境。這些模塊可以預(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?！　、?VHDL 語言程序易于共享和復(fù)用　　VHDL 語言采用基于庫 ( library) 的設(shè)計(jì)方法。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?！　、?VHDL 語言具有很強(qiáng)的移植能力　　VHDL 語言很強(qiáng)的移植能力主要體現(xiàn)在: 對(duì)于同一個(gè)硬件電路的 VHDL 語言描述 , 它可以從一個(gè)模擬器移植到另一個(gè)模擬器上、從一個(gè)綜合器移植到另一個(gè)綜合器上或者從一個(gè)工作平臺(tái)移植到另一個(gè)工作平臺(tái)上去執(zhí)行。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?！　、?VHDL 語言具有強(qiáng)大的硬件描述能力　　VHDL 語言具有多層次的電路設(shè)計(jì)描述功能，既可描述系統(tǒng)級(jí)電路 , 也可以描述門級(jí)電路；描述方式既可以采用行為描述、寄存器傳輸描述或者結(jié)構(gòu)描述，也可以采用三者的混合描述方式。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。同時(shí), 它還具有多層次的電路設(shè)計(jì)描述功能。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)。而且用原理圖表示的設(shè)計(jì)，通用性、可移植性也比較弱，所以在現(xiàn)代的設(shè)計(jì)中，越來越多地采用了基于硬件描述語言的設(shè)計(jì)方式。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(duì)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。 選擇VHDL硬件描述語言設(shè)計(jì)的優(yōu)勢首先，簡單地介紹一下什么是VHDL硬件描述語言。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。結(jié)構(gòu)化描述是使用元件例化語句或生成語句，完成元件互連的描述。RTL描述主要采用并行信號(hào)賦值語句描述。VHDL的RTL描述方式類似于布爾方程，可以描述時(shí)序電路，也可以描述組合電路。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。當(dāng)電路的規(guī)模較大或需要描述復(fù)雜邏輯關(guān)系時(shí)，應(yīng)首先考慮用行為描述方式設(shè)計(jì)電路。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(jí)電路。一般來說，采用行為描述方式的VHDL程序主要用于系統(tǒng)教學(xué)模型的仿真或系統(tǒng)工作原理的仿真。 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(duì)設(shè)計(jì)實(shí)體按計(jì)算的路徑來描述。通常，裝配后的仿真稱作后仿真。（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(duì)設(shè)計(jì)描述的邏輯功能進(jìn)行驗(yàn)證，而且還要對(duì)設(shè)計(jì)描述的時(shí)序功能進(jìn)行驗(yàn)證。幾乎所有的高級(jí)VHDL綜合工具都可以使用約束條件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。通常，綜合的結(jié)果是一個(gè)網(wǎng)表或一組邏輯方程。因此，設(shè)計(jì)人員常常在完成編碼后采用仿真器對(duì)VHDL設(shè)計(jì)描述進(jìn)行仿真（有時(shí)稱作前仿真），這樣可以提早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，節(jié)省時(shí)間，縮短開發(fā)周期。 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。模塊劃分是設(shè)計(jì)過程中一個(gè)非常重要的步驟模塊劃分的好壞直接影響最終的電路設(shè)計(jì)，因此設(shè)計(jì)人員在這一步應(yīng)該花費(fèi)一定的時(shí)間，從而保證模塊劃分的最優(yōu)化。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。設(shè)計(jì)規(guī)范的定義相當(dāng)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案。 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。⑸有豐富的軟件支持VHDL的綜合和仿真，從而能在設(shè)計(jì)階段就能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，降低成本。⑷使用期長，不會(huì)因工藝變化而使描述過時(shí)。⑶支持大規(guī)模設(shè)計(jì)的分解和已有設(shè)計(jì)的再利用。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。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)格和句法等與一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言十分類似。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(dòng)化工具進(jìn)行仿真，再自動(dòng)綜合到門級(jí)電路，最后使用PLD實(shí)現(xiàn)其功能?？梢钥吹皆揅PLD的84個(gè)管腳，大部分都是I/O口，接線時(shí)只需要注意電源、接地、時(shí)鐘等特殊管腳即可，其他的輸入輸出信號(hào)可以接入任意I/O口。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?？扇菁{各種各樣、獨(dú)立的組合邏輯和時(shí)序邏輯函數(shù)。 EPM7128SLC8415芯片介紹EPM7128SLC8415隸屬于ALTERA公司所生產(chǎn)的MAX7000系列產(chǎn)品。CPLD的工作大部分是在電腦上完成的。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。 CPLD的特點(diǎn)及其使用CPLD具有編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對(duì)設(shè)計(jì)者的硬件經(jīng)驗(yàn)要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無需測試、保密性強(qiáng)、價(jià)格大眾化等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的電路設(shè)計(jì)，因此被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)(一般在10,000件以下)之中。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。20世紀(jì)70年代，最早的可編程邏輯器件PLD誕生了。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。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。 章節(jié)安排第一章 前言第二章 本文研究平臺(tái)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(tái)簡介第二章 本文研究平臺(tái)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(duì)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?？刂破髦饕捎肊DA技術(shù)，通過VHDL硬件電路描述語言實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，并使用Quartus II對(duì)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行編譯和仿真。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。通過文獻(xiàn)研究，提出基于CPLD的交通燈控制器的設(shè)計(jì)要求；通過實(shí)踐研究，驗(yàn)證本課題所實(shí)現(xiàn)的功能是否與理論要求相一致。同時(shí)，上述關(guān)鍵技術(shù)在平臺(tái)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。多學(xué)科綜合集成ITS共用信息平臺(tái)。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)。 為此，國家科技部提出了建設(shè)城市交通ITS共用信息平臺(tái)的構(gòu)想，在此基礎(chǔ)上廣泛開展關(guān)于交通綜合信息的研究和應(yīng)用。 在我國，城市智能交通已逐步得到社會(huì)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(huì)各界對(duì)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。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(duì)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)。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)。基于CPLD所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有速度更快、體積更小、功耗更小等特點(diǎn)，改變了傳統(tǒng)交通燈不穩(wěn)定和不利于擴(kuò)展的缺點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。于是紅、黃、綠三色信號(hào)燈即以一個(gè)完整的指揮信號(hào)家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了?；氐剿奚?，他