【正文】 件電路的支持，在一定程度上增加了功能修改及系統(tǒng)調(diào)試的困難。EDA技術使得電子電路設計者的工作僅限于利用硬件描述語言和EDA軟件平臺來完成對系統(tǒng)硬件功能的實現(xiàn)，極大地提高了設計效率，縮短了設計周期，節(jié)省了設計成本[2]。因此，要求尋找一種可以隨時針對通道上車輛的密集程度來控制和調(diào)節(jié)主支干道的通禁時間，從而減少不合理的堵車現(xiàn)象的發(fā)生。隨著城市經(jīng)濟的飛速發(fā)展、城市化進程的加快，大量的人口涌入城市，造成市區(qū)人口稠密，社會經(jīng)濟發(fā)展、城市化和機動化進程的加快，使許多中心城市的交通在飛速發(fā)展的同時也對交通設施的建設提出了更高的要求。隨著人口的增多、科技的進步和城市規(guī)模的擴大，交通方式由原來簡單的車馬舟船，演變?yōu)楝F(xiàn)在的火車、汽車、地鐵、飛機等各種綜合型的運輸方式。 VHDL 。 系統(tǒng)硬件描述語言。在用系統(tǒng)硬件描述語言進行電路設計時，應充分認識到VHDL語言的特點，從設計思想、語句運用及描述方法上等多方面對電路進行優(yōu)化設計，并使用規(guī)模更小的可編程邏輯芯片，可以降低系統(tǒng)的成本。陜西理工學院畢業(yè)設計 基于VHDL交通燈控制電路設計Pride【kwg】（ 電信工程系 電子信息工程專業(yè),2007級4）指導教師： [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技術設計交通燈系統(tǒng)的一種方案。通過對系統(tǒng)進行結構分析，采用了層次化的設計方法，給出了各個模塊的VHDL程序，利用Max+PlusⅡ?qū)贸绦蜻M行了仿真，并給出了相應的仿真結果。[關鍵詞]交通信號燈。 仿真Design of traffic lights control circuit based on VHDLKang WeiGang(Grade 07,Class 4,Major electronics and information engineering，Electronics and information engineering Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi)Tutor: He Wei[Abstract]:Traditional traffic light control system is mostly achieved by a single chip or PLC,this paper introducts a scheme of the design of traffic signal systems based on EDA technology. Each module is given VHDL program by ananlyzing the structure of the system and using a hierarchical design method,and it applies Max+PlusⅡ on the simulation of applications,and the corresponding simulation results are gained. When design the circuit with VHDL, we should be fully aware of the characteristics of VHDL language and optimize the circuit design from the design, the use of statements and methodsof description, optimizing circuit design,we can use smaller programmable logic chip,thereby reducing system cost.[Key words]：traffic light 。simulation目錄引言 11 概述 2 交通燈的背景 2 交通燈的研究目的 32 EDA技術的介紹 4 EDA技術 4 EDA技術的發(fā)展.... 4 EDA技術與傳統(tǒng)電子設計方法的比較.... 4 VHDL 5 MAX+PLUSⅡ ..6 CPLD ..73 交通燈控制系統(tǒng)工作原理 8 設計方案及論證 8 具體設計及模塊劃分 9 工作原理 10 交通燈工作示意圖 94 系統(tǒng)設計 11 頂層電路設計......................................11............................... .1譯碼電路 ....................3.............................. 35 硬件驗證 .........18總結 .19致謝 .20參考文獻 21附錄A 英文文獻 22附錄B 各模塊源程序 29附錄C 硬件實物圖 38引言 城市交通是城市活動的重要組成部分，猶如人體的動脈，維系著整個城市的正常運轉(zhuǎn)。交通作為現(xiàn)代城市的重要體現(xiàn)和標志，見證著每一個城市的歷史與文明、發(fā)展與興衰。以前普通的交通控制器能根據(jù)事先給定的時間進行通道的通禁控制，以達到自動控制的目的，但由于如今車輛的迅速增多，給城市交通增加了嚴重的負擔，而交通燈在其中正扮演著越來越重要的角色。目前EDA技術發(fā)展迅速，是由于EDA技術主要是依靠功能強大的電子計算機，在EDA工具軟件平臺上，對以硬件描述語HDL(Hardware DescriptionLanguage)為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設計文件，自動地完成邏輯編輯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化和仿真、直至下載到可編程邏輯器件CPLD/FPGA或?qū)Ｓ眉呻娐稟SIC(Application Specific IntegratedCircuit)芯片中，實現(xiàn)既定的電子電路設計功能[1]。實現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)的控制方法很多，可以用標準邏輯器件，可編程控制器PLC,單片機等方案來實現(xiàn)。因此，在設計中采用EDA技術，應用目前廣泛應用的VHDL硬件電路描述語言，實現(xiàn)交通燈系統(tǒng)控制器的設計，利用MAX+PLUSⅡ集成開發(fā)環(huán)境進行綜合、仿真,并下載到CPLD復雜可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。世界上第一臺交通自動信號燈的誕生，拉開了城市交通控制的序幕，1868年，英國工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺紅綠兩色的煤氣照明燈，用來控制交叉路口馬車的通行，但一次煤氣爆炸事故致使這種交通信號燈幾乎銷聲匿跡了近半個世紀。1926年英國人第一次安裝和使用自動化的控制器來控制交通信號燈，這是城市交通自動控制的起點。但隨著汽車工業(yè)的發(fā)展、交通流量增加、隨機變化增強，采用以往那種單一模式的“固定配時”方式已不能滿足客觀需要，于是一種多時段多方案的信號控制器開始出現(xiàn)并逐步取代了傳統(tǒng)的只有一種控制方案的控制器。1928年，上述系統(tǒng)經(jīng)過改進，形成“靈活步進式”定時系統(tǒng)；由于它簡單、可靠、價格便宜，很快在美國推廣普及。20世紀30年代初，美國最早開始用車輛感應式信號控制器，之后是英國，當時使用的車輛檢測器是氣動橡皮管檢測器。車輛感應控制的這一特點刺激了車輛檢測器技術的發(fā)展。當今在城市道路交通自動控制、交通監(jiān)測和交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，應用最廣的是環(huán)形線圈車輛檢測器。計算機技術的出現(xiàn)為交通控制技術的發(fā)展注入了新的活力，1952年，美國科羅拉多州丹佛市首次利用模擬計算機和交通檢測器實現(xiàn)了對交通信號機網(wǎng)的配時方案自動選擇式信號燈控制，而加拿大多倫多市于1964年完成了計算機控制信號燈的實用化，建立了一套由IBM650型計算機控制的交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，成為世界上第一個具有電子數(shù)字計算機城市交通控制系統(tǒng)的城市。伴隨著城市交通信號控制系統(tǒng)的迅速發(fā)展。傳統(tǒng)的城市道路交通控制指的是區(qū)域交叉口信號燈控制，而城市交通的區(qū)域協(xié)調(diào)控制，是在整個城市范圍內(nèi)對交通進行控制，這無論是從理論角度還是實踐角度，都是一個極其復雜的大系統(tǒng)控制問題。1967年，英國運輸與道路實驗室(TRRL)成功開發(fā)出TRANsYT(TraffioNetworkStudyTools)交通控制系統(tǒng)，后來又在TRANsYT的基礎上開發(fā)了SEOOT(Split Cyele and Offset OPtimization Technique)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)己經(jīng)在西方國家的城市網(wǎng)絡交通中取得了成功的應用。人們對交通系統(tǒng)的規(guī)模復雜性和開放性特征有了更深一層的認識，并開始意識到單獨考慮車輛或道路方面很難從根本上解決交通擁擠現(xiàn)象，只有把路口交通流運行與信號控制的藕合作用綜合考慮，且賦以現(xiàn)代的各種高新技術方可徹底消除有關問題。除在技術和功能上得到增強和完善的SCOOT和SCATS以外，STREAM、ITACA、MOTION、RTTRACS、SURFZ000、PRODYN和UTOPIA等新一代城市交通控制系統(tǒng)相繼推出并投入應用?？梢哉f，在近百年的發(fā)展中，道路交通信號控制系統(tǒng)經(jīng)歷了無感應控制到有感應控制、手動控制到自動控制再到智能控制、單點控制(點控)到干線控制(線控)再到區(qū)域控制和網(wǎng)絡控制(面控)的過程。在交叉路口如何解決混合交通流中的相互影響，就是解決問題的關鍵所在。嚴重的擁堵現(xiàn)象，逐漸惡化的城市環(huán)境，都給廣大市民帶來了許多困擾。但是以前的交通燈系統(tǒng)根本無法滿足現(xiàn)在社會的需求，所以需要運用更新的技術來設計。2 EDA技術的介紹 EDA技術 EDA技術的發(fā)展現(xiàn)代電子設計技術的核心是EDA（Electronic Design Automation）技術。EDA(電子系統(tǒng)設計自動化)技術是20世紀90年代初從CAD(計算機輔助設計)、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。設計者的工作僅限于利用軟件的方式來完成對系統(tǒng)硬件功能的描述，在EDA工具的幫助下和應用相應的FPGA/CPLD器件，就可以得到最后的設計結果。可見利用EDA技術進行電子系統(tǒng)的設計，具有以下幾個特點:（1）用軟件的方式設計硬件；（2）用軟件方式設計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關的開發(fā)軟件自動完成的； （3）采用自頂向下(topdown)的設計方法；（4）設計過程中可用有關軟件進行各種仿真；（5）系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級；（6）整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上，體積小、功耗低、可靠性高 [4]。其中大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷抢肊DA技術進行電子系統(tǒng)設計的載體，硬件描述語言是利用EDA技術進行電子系統(tǒng)設計的主要表達手段，軟件開發(fā)工具是利用EDA技術進行電子系統(tǒng)設計的智能化的自動設計工具，實驗開發(fā)系統(tǒng)則是利用EDA技術進行電子系統(tǒng)設計的下載工具及硬件驗證工具[5]。HDL是用于設計硬件電子系統(tǒng)的計算機語言，它描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結構和連接方式[6]。用HDL進行電子系統(tǒng)設計的一個很大的優(yōu)點是設計者可以專心致力于其功能的實現(xiàn)，而不需要對不影響功能的與工藝有關的因素花費過多的時間和精力。由于可編程邏輯器件性能價格比的不斷提高，開發(fā)軟件功能的不斷完善，而且由于用EDA技術設計電子系統(tǒng)具有用軟件的方式設計硬件，設計過程中可用有關軟件進行各種仿真，系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級，整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上等特點，比起傳統(tǒng)的設計方法可編程邏輯器件更符合現(xiàn)在數(shù)字電路設計的需求。 VHDL(1) VHDL簡介VHDL是一種用于電路設計的高級語言。最初是由美國國防部開發(fā)出來供美軍用來提高設計的可靠性和縮減開發(fā)周期的一種使用范圍較小的設計語言 。除了含有許多具有硬件特征的語句外，VHDL的語言形式、描述風格以及語法是十分類似于一般的計算機高級語言。在對一個設計實體定義了外部界面后，一旦其內(nèi)部開發(fā)完成后，其他的設計就可以直接調(diào)用這個實體。(2) VHDL的特點① 功能強大、設計靈活VHDL具有功能強大的語言結構，可以用簡潔明確的源代碼來描述復雜的邏輯控制。VHDL支持同步電路、異步電路和隨機電路的設計，這是其他硬件描述語言所不能比擬的。 ② 支持廣泛、易于修改由于VHDL已經(jīng)成為IEEE標準所規(guī)范的硬件描述語言，目前大多數(shù)EDA工具幾乎都支持VHDL，這為VHDL的進一步推廣和廣泛應用奠定了基礎。 ③ 強大的系統(tǒng)硬件描述能力VHDL具有多層次的設計描述功能，既可以描述系統(tǒng)級電路，又可以描述門級電路。另外，VHDL支持慣性延遲和傳輸延遲，還可以準確地建立硬件電路模型。④ 獨立于器件的設計、與工藝無關 設計人員用VHDL進行設計時，不需要首先考慮選擇完成設計的器件，就可以集中精力進行設計的優(yōu)化。 ⑤ 很強的移植能力VHDL是一種標準化的硬件描述語言，同一個設計描述可以被不同的工具所支持，使得設計描述的移植成為可能。這些模塊可以預先設計或使用以前設計中的存檔模塊，將這些模塊存放到庫中，就可以在以后的設計中進行復用，可以使設計成果在設計人員之間進行交流和共享，減少硬件電路設計。強大的行為描述能力是避開具體的器件結構，從邏輯行為上描述和設計大規(guī)模電子系統(tǒng)的重要保證。 　?、?VHDL語句的行為描述能力和程序結構決定了他具有支持大規(guī)模設計的分解和已有設計的再利用功能，符合市場大規(guī)模系統(tǒng)、高效、高速的完成且必須有多人甚至多個代發(fā)組共同并行工作才能實現(xiàn)的需求。 ⑤ VHDL對設計的描述具有相對獨立性，設計者可以不懂硬件的結構，也不必知道最終設計實現(xiàn)的目標器件是什么，而進行獨立的設計。Max+plusⅡ界面友好，使用便捷，被譽為業(yè)界最易用易學的EDA軟件。(2) 軟件開發(fā)系統(tǒng)的特點 ① 開放的界面 　　Max+plusⅡ支持與Cadence，Exemplarlogic，Mentor Graphics，Synplicty，Viewlogic和其它公司所提供的EDA工具接口。 　 ③ 完全集成化 　　Max+plusⅡ的設計輸入、處理與較驗功能全部集成在統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境下，這樣可以加快動態(tài)調(diào)試、縮短開發(fā)周期[12]。 　 ⑤硬件描述語言（HDL） 　　Max+plusⅡ軟件支持各種HDL設計輸入選項，包括VHD