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基于vhdl交通燈系統(tǒng)的設(shè)計_畢業(yè)論文-在線瀏覽

2024-10-28 14:08本頁面
  

【正文】 輸出模塊 ............................................................................................... 19 CPLD 模塊 ........................................................................................... 20 電源模塊 ............................................................................................... 21 第五章 仿真波形 ........................................................................................................ 23 致 謝 .......................................................................................................................... 24 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 25 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 基于 VHDL 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 v 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 基于 VHDL 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 1 前言 當(dāng)今,紅綠燈安裝在各個道口上,已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。 在用 VHDL 語言進(jìn)行電路設(shè)計時 ,應(yīng)充分認(rèn)識到 VHDL 語言的特點 ,從設(shè)計思想、語句運用及描述方法上等多方面對電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 VHDL 設(shè)計技術(shù)對可編程專用集成電路 (ASIC)的發(fā)展起著極為重要的作用。它采用一種自上而下 (topdown)的設(shè)計方法,即從系統(tǒng)總體要求出發(fā),自上至下地逐步將設(shè)計內(nèi)容細(xì)化,如劃分為若干子模塊,最后完成系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計。本設(shè)計就是 針對交通信號燈控制器的設(shè)計問題 , 提出了基于 VHDL 語言的交通信號燈 系統(tǒng)的硬 件實現(xiàn)方法 。 傳統(tǒng)的交通燈控制 系統(tǒng) 多數(shù)由單片機(jī)或 PLC 實現(xiàn) , 本文介紹 的是 基于 EDA 技術(shù)設(shè)計交通燈 系統(tǒng) 的一種方案 。隨著大規(guī)模集成電路及計算機(jī)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。 畢業(yè)設(shè)計(論文)報告 題 目 基于 VHDL 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 系 別 專 業(yè) 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2020年 4 月 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 基于 VHDL 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 i 基于 VHDL 的交通燈系統(tǒng)設(shè)計 摘要 : 當(dāng)今時代是一個自動化時代,交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計算機(jī)密切相關(guān)。因此,一個好的交通燈控制系統(tǒng),將給道路擁擠、違章控制等方面給予技術(shù)革新。本文介紹了一個交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 , 模擬 實現(xiàn)了紅、綠燈 指揮交通 的功能 。 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 。 VHDL(即 超高速集成電路硬件描述語言 )是隨著可編程邏輯器件 (PLD)的發(fā)展而發(fā)展起來的一種硬件描述語言,主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為、功能和接口,是電子設(shè)計自動化 (EDA)的關(guān)鍵技術(shù)之一。它支持設(shè)計庫和可重復(fù)使用的元件生成,支持階層設(shè)計,提供模塊設(shè)計的創(chuàng)建。 通過對系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析 , 采用 了 層次 化的設(shè)計方法 , 給出了 各個模塊 的VHDL 程序 ,并且 利用 Max PlusⅡ 對 應(yīng)用 程序進(jìn)行了仿真 , 并給出了 相應(yīng)的 仿真結(jié)果 。通過電路優(yōu)化設(shè)計 ,可以使用規(guī)模更小的可編程邏輯芯片 ,從而降低系統(tǒng)成本。但這一技術(shù)在 19 世紀(jì)就已出現(xiàn)了。這是世界上最早的交通信號燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成,紅色表 示“停止”,綠色表示“注意”。 電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國,這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成, 1914 年始安裝于紐約市 5 號大街的一座高塔上。 1918 年,又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時,它就能察覺到有人要過馬路。 信號燈的出現(xiàn),使交通得以有效管制,對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力,減少交通事故有明顯效果。綠燈是通行信號,面對綠燈的車輛可以直行,左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎,除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。紅燈是禁行信號,面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。 國外已經(jīng)商業(yè)化的交通仿真軟件有十多種 ,而國內(nèi)還處在起步階段。交通問題在世界各國得到了普遍的重視,美國、加拿大、歐洲、日本等國在智能交通領(lǐng)域取得了很大的成績,智能交通系統(tǒng)的建設(shè)時間比較長,積累了很多無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 基于 VHDL 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 2 寶貴的經(jīng)驗,促進(jìn)了這些國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 本文 采用可編程邏輯器件( CPLD)制作,利用軟件編程,下載燒制實現(xiàn)。每個設(shè)計人員可以充分利用軟件代碼,提高開發(fā)效率,縮短研發(fā)周期,降低研發(fā)成本,易于進(jìn)行功能擴(kuò)展,可以利用頻率計的核心技術(shù),改造成其它產(chǎn)品。將所有器件集成在一塊芯片上,體積大大 減少的同時還提高了穩(wěn)定性,并且可應(yīng)用 EDA 軟件仿真,調(diào)試。實現(xiàn)方法靈活,調(diào)試方便,修改 更加 容易 。這種語言的定義是非專有。 VHDL 是一種符號,并且是簡明完全 定義的語言參考手冊 (LRM)。 模擬和合成是使用 VHDL 語言兩種主要的工具。 VHDL 并不限制用戶使用一種描述方式。成功的高水平的設(shè)計需要一種語言,一套工具和一種適當(dāng)?shù)姆椒ā?VHDL 在電子設(shè)計中具有以下優(yōu)點: ( 1)全方位硬件描述 — 從系統(tǒng)到電路。 ( 2) VHDL 語言的數(shù)據(jù)類型豐富 !語法嚴(yán)格清晰,串行和并行通用,物理過程清楚。 VHDL 具有多層次描述系統(tǒng)硬件功能的能力。 ( 4) VHDL 的設(shè)計不依賴于特定的器件,方便了工藝的轉(zhuǎn)換。 同時,與其他的硬件描述語言相比, VHDL 還具有以下特點: ( 1) VHDL 具有更強(qiáng)的行為描述能力。 VHDL 的寬范圍描述能力使它成為高層次設(shè)計的核心,從而決定了它成為系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域最佳的硬件描述語言,并可進(jìn)行系統(tǒng)的早期仿真以保證設(shè)計的正確性。 ( 3) VHDL 豐富的仿真語句和庫函數(shù),使得在任何大系統(tǒng)的設(shè)計早期就能查驗設(shè)計系統(tǒng)功能的可行性,隨時可對設(shè)計進(jìn)行仿真模擬。 ( 5) 對于用 VHDL 完成的一個確定的設(shè)計,可以利用 EDA 工具進(jìn)行邏輯綜合和優(yōu)化,并自動地把 VHDL 描述設(shè)計轉(zhuǎn)變成門級網(wǎng)表。 電子系統(tǒng)利用 VHDL 設(shè)計時,設(shè)計方法有系統(tǒng)行為級描述算法,寄存器傳輸級算法和結(jié)構(gòu)級描述; VHDL 源代碼是作為 EDA 綜合工具的輸入代碼,因此有效的 VHDL 建模風(fēng)格是控制綜合結(jié)果的最為 有效的手段。 綜合算法不同,對于同樣的硬件描述,可能會得到不同的綜合結(jié)果。 VHDL 系統(tǒng)語言 程序特點 ( 1) VHDL 程序結(jié)構(gòu): 一個完整的 VHDL 程序通常包括實體 (Entity) 、結(jié)構(gòu)體 (Architecture) 、配置 (Configuration) 、程序包集合 (Package) 和庫 (Library)5 個部分。庫存放已經(jīng)編譯的實體、結(jié)構(gòu)體、配置和程序包集合。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 基于 VHDL 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 5 實體是 VHDL 的硬件抽象 , 它表示具有明確的輸入、輸出的硬件設(shè)計的一部分。 VHDL 系統(tǒng)語言 基本邏輯指令 在 VHDL 語言中 , 通常把用 來保存數(shù)據(jù)的一些單元稱為對象。對于每一個對象來說 , 它都需要具有自己的類和類型。 而類型則用來指明該對象具有哪種數(shù)據(jù)類型。 VHDL 是一種強(qiáng)類型語言,要求設(shè)計實體中的每一個常數(shù)、信號、函數(shù)以及設(shè)定的各種參量都必須具有確定的數(shù)據(jù)類型,并且相同的數(shù)據(jù)類型的量才能相互傳遞和作用。 VHDL 中的數(shù)據(jù)類型可以分為在現(xiàn)成程序包中可以隨時獲得的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型和用戶自定義數(shù)據(jù)類型兩個類別。 VHDL 的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型有:整數(shù)( INTEGER)、實數(shù) (REAL)、位 (BIT)、位矢量 (BIT_VECTOR)、布爾量 (BOOLEAN)、字符(CHARACTER)、字符串 (SIRING)、時間 (TIME)等。 Max+plusⅡ 界面友好,使用便捷,被譽為業(yè)界最易用易學(xué)的 EDA 軟件 。目前 Altera 已經(jīng)停止開發(fā) MaxplusII,而轉(zhuǎn)向 QuartusII 軟件平臺。 與結(jié)構(gòu)無關(guān) Max+plusⅡ 系統(tǒng)的核心 Complier 支持 Altera 公司的 FLEX10K、 FLEX8000、FLEX6000、 MAX9000、 MAX7000、 MAX5000和 Classic 可編程邏輯器件 ,提供了世界上唯一真正與結(jié)構(gòu)無關(guān)的可編程 邏輯設(shè)計 環(huán)境。 豐富的設(shè)計庫 Max+plusⅡ 提供豐富的庫單元供設(shè)計者調(diào)用,其中包括 74系列的全部器件和多種特 殊的 邏輯功 能( MacroFunction) 以及新 型的 參數(shù) 化的兆 功能( MageFunction)。 硬件描述語言( HDL) 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 基于 VHDL 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 7 Max+plusⅡ 軟件 支持各種 HDL 設(shè)計輸入選項,包括 VHDL、 Verilog HDL 和Altera 自己的硬件描述語言 AHDL。 MAX+PLUSII 是 最優(yōu)秀的 PLD 開發(fā)平臺
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