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时间:2017-12-13
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1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书引言随着城乡的经济发展,车辆的数量在迅速的增加,交通阻塞的问题已经严重影响了人们的出行。现在的社会是一个数字化程度相当高的社会,很多的系统设计师都愿意把自己的设计设计成集成电路芯片,芯片可以在实际中方便使用。随着EDA技术的发展,嵌入式通用及标准FPGA器件的呼之欲出,片上系统(SOC)已经近在咫尺。FPGA/CPLD以其不可替代的地位及伴随而来的极具知识经济特征的IP芯片产业的崛起,正越来越受到业内人士的密切关注。FPGA就是在这样的背景下诞生的,它在数字电路中的地位也越来越高,这样迅速的发展源于它的众多特点。交通等是保障交通
2、道路畅通和安全的重要工具,而控制器是交通灯控制的主要部分,它可以通过很多种方式来实现。在这许许多多的方法之中,使用FPGA和VHDL语言设计的交通灯控制器,比起其他的方法显得更加灵活、易于改动,并且它的设计周期性更加短。城市中的交通事故频繁发生,威胁着人们的生命健康和工作生活,交通阻塞问题在延迟出行时间的同时,还会造成更多的空气污染和噪声污染。在这种情况下,根据每个道路的实际情况来设置交通灯,使道路更加通畅,这对构建和谐畅通的城市交通有着十分重要的意义。35内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第一章软件介绍1.1QuartusⅡ介绍本次毕业设计是基于FPGA下的设
3、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QuartusⅡ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
4、的菜单栏中找到File,单击它选择它下拉菜单中的“NewProjectWizard”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。35内蒙古工业大学本科毕业设计说明书图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Next,进入下一个步骤当出现图1-1-5时,点击“Finish”后这个工程就建立好了。35内蒙古工业大学本科毕业设计说明书图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
5、-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。35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35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
6、,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35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
7、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
8、程流程图创建一个新的工程创建VHDL语
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