【正文】 HDL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 2013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)計基于VHDL的交通燈系統(tǒng)設(shè)計摘要：當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?qū)?yīng)用程序進行了仿真，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，積累了很多寶貴的經(jīng)驗，促進了這些國家的經(jīng)濟發(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，易于進行功能擴展，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?shù)姆椒?。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。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準數(shù)據(jù)類型和用戶自定義數(shù)據(jù)類型兩個類別。VHDL的標準數(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）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)平臺之一，適合開發(fā)中小規(guī)模PLD/FPGA。MAX+PLUS II的設(shè)計過程可用圖21流程圖表示。項目編譯完成對設(shè)計的處理，MAX+PLUS （Compiler）。在編譯過程中其生成一系列標準文件可進行時序模擬，適配等。圖22即為MAX+PLUS 。項目編程將設(shè)計下載/配置到EPM7128可編程器件中去。見圖23數(shù)據(jù)選擇器七段譯碼器計數(shù)器24線譯碼器分頻器 EWTH EWTL SNTH SNTL CP東西及南北方向紅綠燈時間及指示 CLK圖23：CPLD模塊內(nèi)部組成以下為CPLD模塊中的一些主要