基于FPGA下的交通灯控制器毕业设计.doc

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1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书基于FPGA下的交通灯控制器毕业设计引言第一章软件介绍1.1QuartusⅡ介绍本次毕业设计是基于FPGA下的设计，FPGA是现场可编程门阵列，FPGA开发工具种类很多、智能化高、功能非常的强大。可编程QuartusⅡ是一个为逻辑器件编程提供编程环境的软件，它能够支持VHDL、VerilogHDL语言的设计。在该软件环境下，设计者可以实现程序的编写、编译、仿真、图形设计、图形的仿真等许许多多的功能。在做交通灯控制器设计时选择的编程语言是VHDL语言。在这里简单的介绍一下Quart

2、usⅡ的基本部分。图1-1-1是一幅启动界面的图片。在设计前需要对软件进行初步的了解，在图中已经明显的标出了每一部分的名称。图1-1-1启动界面开始设计前我们需要新建一个工程，首先要在启动界面上的菜单栏中找到File，单击它选择它下拉菜单中的“NewProjectWizard”33内蒙古工业大学本科毕业设计说明书时会出现图1-1-2所显示的对话框，把项目名称按照需要填好后单击Next，便会进入图1-1-3显示的界面。图1-1-2创建工程框图1-1-3芯片选择框根据自己选择的实验设备选择好相应的芯片型号点击Nex

3、t,进入下一个步骤33内蒙古工业大学本科毕业设计说明书当出现图1-1-5时，点击“Finish”后这个工程就建立好了。图1-1-4仿真器选择框图1-1-5对话框建好工程后开始进行设计，首先在图1-1-6中单击file后选择new,接着会出现图1-1-7，在交通灯控制器的设计中我们选择的是VHDLFile,当出现图1-1-8时就可以把编辑的程序敲入编辑器中。33内蒙古工业大学本科毕业设计说明书图1-1-6工程建好后的界面图1-1-7新建文件类型选择框33内蒙古工业大学本科毕业设计说明书图1-1-8程序编辑框在第一

4、章中对QuartusⅡ软件的使用做一个简单介绍，设计中的编译和仿真步骤在后面的几章中会做出介绍。第二章交通灯控制器设计的概述2.1控制器设计描述2.1.1设计任务要求设计交通灯控制器，分别在四个方向都安装红、黄、绿三种颜色的交通指示灯，红灯表示停止，绿灯表示通行，黄灯表示左转和直行将要禁止通行，四个方向分别还安装有倒计时的计时器。2.1.2设计要求东西方向和南北方向各有组指示灯，红灯亮的时间为20S,黄灯亮的时间为5S，绿灯亮的时间为25S。三种灯亮灭的顺序为红灯、绿灯、黄灯。第三章交通灯控制器的设计过程3.1

5、设计方案本设计课题用FPGA来实现智能交通灯的设计，本设计现要研究的问题主要有：智能交通灯的设计方案；各功能模块的设计与实现；如何用VHDL编写源程序以及进行系统仿真。3.1.1框图设计33内蒙古工业大学本科毕业设计说明书交通灯控制器设计的框图中包括控制器、分频器、显示器、指示灯、译码器、位选器。当倒计时为零时，控制器改变交通灯的颜色，同时倒计时开始进入下一个倒计时。当有紧急情况出现的时候，四面的交通灯都会变为红灯，紧急情况的处理在设计中是依靠HOLD键来实现的。图3-1-1-1是交通灯设计的设计框图特殊情况计

6、时器位选器显示器（东、西、南、北）译码器控制器指示灯图3-1-1-1交通灯设计的设计框图系统的红、黄、绿灯显示的总时间为50s，具体的亮灯时间和亮灯顺序看表3-1-1-2表3-1-1-2交通灯亮灯顺序与亮灯时间安排东西方向（A灯）A绿灯亮（20s）A黄灯亮（21—25s）A红灯亮（26—50s）南北方向（B灯）B红灯亮（0—25s）B绿灯亮（26—45s）B黄灯亮（46—50s）3.1.2工程流程图创建一个新的工程创建VHDL语言文件保存输入的程序将程序输入文件中对程序进行编译，有错误的要进行修改、再编译，直至

7、没有错对程序进行波形的仿真进行图形电路设计、保存、编译、波形仿真、管脚锁定进行硬件仿真图3-1-2工程流程图3.1.3时序图的假象在时序图中，上升沿有效，即为“1”时灯亮，好比RedA为上升沿（“1”）时A方向的红灯是亮的，相对的GreenB也为上升沿（“1”33内蒙古工业大学本科毕业设计说明书）B方向上绿灯是亮的。具体的时序显示见图3-2时序图。GreenAYellowARedBYeelowBGreenBRedAAAAA图3-2时序图3.2模块设计3.2.1主控制器模块在QuartusⅡ按照1-1中的方法新建

8、一个工程并新建一个文件项目后，在图1-1-8程序编辑框中将主控制器的程序输入后保存。接着需要对主控制器的程序进行编译，编译的步骤是点击Project→SetasTop将文件置顶，具体的参考图3-2-1-1置顶，接着点击图3-2-1-2的StartCompilation进行编译。图3-2-1-1置顶33内蒙古工业大学本科毕业设计说明书图3-2-1-2编译在编译的过程中，出现了一些错误，在