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eda课程设计 交通灯设计

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试读
20页
vhdl初学者可以参考下 1.编写交通灯信号控制器的VHDL描述程序。 2.在maxplusⅡ或者QuartusⅡ上对编码器进行编辑、编译、综合、适配、仿真。给出功能和时序仿真波形。 3.将输入引脚连接到拨码开关,输出连接到发光二极管,下载后在实验板上验证其功能,记录实验结果。
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十字路口交通灯控制
1、绪论
1.1 课程设计背景
随着世界范围内城市化和机动化进程的加快,城市交通越来越成为一个全球
化的问题。城市交通基础设施供给滞后于高速机动化增长需求,道路堵塞日趋
加重,交通事故频繁,环境污染加剧等问题普遍存在。目前,全国大中城市普
遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象,交通事故频发,这给人
民的生命财产安全带来了极大的损失。如何解决城市交通问题已成为全社会关
注的焦点和大众的迫切呼声。探究城市交通发展中存在问题的原因,无论是从
宏观上还是从微观上分析,其根本原因在于城市交通系统的管理机制不适应。
城市交通控制系统(UTC ,Urban Traffic Control System)是现代城市智能交通
系统(IDJ ,Intelligent transport system)的组成之一,主要用于城市道路交通
的控制与管理。城市平交路口实现交通信号控制是城市交通管理现代化的基本
标志之一,是提高交通管理效能的重要技术手段。路口信号控制器是控制交叉
路口交通信号的设备,它是交通信号控制的重要组成部分。各种交通控制方案,
最终都要由路口信号控制器来实现。为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅
通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。伴随着社会的发展以及人
类生活水平的提高,汽车的数量在不断增加,EDA 技术的发展和应用领域也在不
断的扩大与深入,机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、
军事等各个领域的重要性日益突出。利用 EDA 技术设计交通灯来完成这个需求
就显的更加迫切,同样也是非常的实用和合理。
1.2 课程设计目
a.掌握十字路口交通灯控制的设计原理,并能够运用 VHDL 编程语言编写出
实验程序,进一步对所学的 EDA 知识进行掌握与实际应用。
b.学会在 MAX+plus Ⅱ 软件环境中仿真,熟悉软件的基本操作和运行环境。
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十字路口交通灯控制
c.锻炼自己获取信息的能力,以及能够独立自主的思考和解决问题的能力。
2、系统分析与总体方案
2.1 系统分析
通过分析可以知道,所要设计的十字路口交通灯控制电路要能够使南北、东
西各四个灯(红、黄、绿、左转),四个灯能够按顺序依次亮灭。而且要求绿
灯亮转红灯亮或者转左转灯亮之前要先转黄灯亮 5 秒,左转灯亮转红灯亮之前
也要先转黄灯亮 5 秒,红灯亮可以直接转绿灯或左转灯亮(四种灯的循环顺序
如图 2.1 所示)。还要求四种灯的点亮时间能够以倒计时的形式显示出来。可
以用 VHDL 语言合理设计系统功能,使红黄绿左转灯的转换有一个准确的时间
间隔和转换顺序。
图 2.1 四种灯的循环顺序
2.2 方案比较
实现路口交通灯的方法很多,可以用标准逻辑器件、可变程序控制器和单片
机等方案来实现。
若用单片机来实现的话,模型可以由电源电路、单片机主控电路、无限收发
控制电路和显示电路四部分组成。在电源电路中,需要用到+5V 的直流稳压电
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绿灯 黄灯 左转灯 黄灯 红灯

十字路口交通灯控制
源,无限收发控制电路和显示电路应由编码芯片和数据发射模块两部分组成,
主控电路的主要元件为 AT89C51。硬件设计完成后还要利用计算机软件经行
软件部分的设计才能够实现相应的功能。
虽然利用单片机系统设计的交通灯控制器相对来说比较稳定,能够完成较多
功能的实现,但这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持,在一
定程度上增加了功能修改和系统设计与调试的困难。
相反,使用基于 FPGA 的方法具有周期短、使用灵活、易于修改等明显的优
点。而且,随着 FPGA 器件,设计语言和电子设计自动化工具的发展和改进,
越来越多的电子系统采用 FPGA 来设计。未来使用 FPGA 器件设计的产品将出
现在各个领域。因此此次的交通灯控制器将基于 FPGA 的设计方案来实现所需
要的功能。 2.3 设计的总体方案
根据设计要求和系统所具有功能,并参考相关的文献资料经行方案设计画出
如下所示的十字路口交通灯控制器系统框图,及为设计的总体方案,框图如下
图 3.1 所示:
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CLK
时钟分频模块
交通灯控制及计时模块
扫描显示模块
LED 显示 数码管位码 数码管段码

十字路口交通灯控制
图 2.2 系统的框图
3、硬件电路设计
3.1 分频器设计
分频器实现的是将高频时钟信号转换成低频时钟信号,用于触发控制器、计
数器和扫描显示电路。具体实物模块如图:
图 3.1 分频器模块
3.2 状态控制电路设计
状态控制器的作用是根据计数器的计数值控制各方向上发光二极管的亮、灭,
当计时时间到达,状态控制器就响应,自动跳转到下一个状态。此外,当检测
到特殊情况(EMI =‘1’)发生时,无条件点亮红灯的二极管(急救灯按下
EMI='1',则东西南北都亮红灯,在这种状态下原来的状态必须保持,即东西
南北方向定时时间保持不变。急救灯未按下或者按下后恢复,则继续计时(计
时通过计数器 ct),同时恢复东西南北原来灯的状态)。具体实物模块如图 :
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资源评论

- qq_250146312015-01-03嗯,对自己很有帮助,值得学习

cuiguan1989
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