vhdl交通灯设计与实现
目 录
1 绪论........................................................ 3
1.1 选题背景 3
1.2 研究目的 4
1.3 课题研究的内容 4
2 FPGA开发流程简介及开发平台.................................. 5
2.1 FPGA的开发流程简介 5
2.1.1 FPGA系统设计流程 5
2.1.2 FPGA开发编程原理 6
2.2 VHDL语言简介 7
2.3 开发平台QuartusII简介 8
3交通灯信号控制器的硬件设计................................... 9
3.1 交通灯控制器设计总图 9
3.2交通灯控制器电路具体实现 9
3.2.1 CPLD 主芯片选择 9
3.2.2 电源电路设计 10
3.2.3?JTAG下载电路设计 10
3.2.4 按键及 LED电路设计 11
3.2.5 七段数码管显示电路设计 12
3.2.6 时钟和复位电路 12
3.3 电路引脚的IO 分配 14
4 交通灯信号控制器的软件设计.................................. 15
4.1 系统方案 15
4.2 顶层原理图文件 16
4.3 各子电路模块的设计 17
4.3.1红绿灯信号控制电路模块 17
4.3.2 计时控制电路模块 18
4.3.3 译码器驱动电路模块 18
4.3.4 扫描显示电路模块 19
4.3.5 分频器模块 19
5调试......................................................... 20
5.1 交通灯控制器的系统调试 20
5.1.1 管脚分配 20
5.1.2 下载程序到开发板
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
22
5.2 硬件的调试现象 23
6 总结........................................................ 26
6.1 课题设计总结 26
6.2 存在的不足及发展方向 26
参考文献...................................................... 27
致谢.......................................................... 27
附录1 VHDL语言交通灯控制器程序.............................. 29
附录2 开发板原理图............................................ 34
附录3 交通灯控制器硬件设计总图................................ 35
附录4 交通灯控制器软件设计总图................................ 36
1 绪论
信息产品的广泛使用是当代社会标志之一，产品性能越来越强，繁杂程度就越来越高，换代速度也就越来越快。信息产品的快速发展基础就是微电子创作水平的提高以及电子产品开发技术的发展。前者以微小加工技术为首要代表，后者的代表则是电子设计自动化技术（EDA）。
在本文中我采用的是VHDL语言，它具有十分全面的描述能力。本设计就是对交通灯信号控制器的软硬件设计，并且提出了基于VHDL的交通灯信号系统的硬件实现方法。
1.1 选题背景
我们的视网膜存在杆状和三种锥状感光细胞。杆状细胞对黄色的光相当敏感，而红光、绿光及蓝光则会分别让三种锥状细胞敏感。由于这种视觉的构造，让人最容易辨别红色与绿色。虽然黄色与蓝色也比较容易分辨，不过眼球对于蓝光敏感的感光细胞比较少，所以辨别颜色，还是以红、绿色为佳。因此，交通灯使用什么颜色也是大有学问的。
颜色本身也具有活动程度的意义，如果要表示热或剧烈的话，最强是红色，之后则是黄色。而绿色则是较冷的颜色，有平静的含意。所以，人们一般都用红色代表来危险，而黄色代表警觉，绿色则代表安全。
美国ALTERA公司开发的可编程逻辑器件采用全新的结构以及先进的技术，加上Quartus II的开发环境，让优点更加突出，更具有性能高，开发周期短等特性，对电子产品的开发和设计相当方便。
本设计利用VHDL硬件描述语言结合可编程逻辑器件进行的，并通过LED灯和数码管动态显示亮灯以及计时结果。交通灯控制系统在当今社会可以由各种技术来实现，如单片机、PLC、FPGA等，但是使用可编程逻辑器件具有其他方式所没有的特点，它具有方便、易学、直观、设计与实验项目成功率高、理论与实践结合紧密、容量大、体积小、I/O口丰富、易编程和加密等特点，而且它还具有相当开放的界面，模块化的工具，丰富的设计库以及LPM定制等优良性能。因此，本设计采用可编程逻辑器件最合适不过了。
1.2 研究目的
在当今城市交通存在严重的拥堵问题，城市的堵塞遍处可见，因此怎样在交叉路口如何解决车辆的通行问题，就显得至关重要！当今社会十分发达，汽车几乎成为一个家庭的必需品，再加上政府鼓励发展的公交、出租车行业，在马路上汽车的数量越来越多，如何更好地管理疏导，这成为交通的关键。广大人名群众已经对日益严重的拥堵有了强烈的呼声，可要解决这些交通问题，除了加宽道路，还有就只能依赖更好地交通系统了。古老的交通控制系统越来越满足不了人们的物质文化需要，弊病也越发地突出，现在迫切地希望有关部门对现在的交通系统进行更加合理地完善以及管理。现在有关部门愈来愈多的注重在交通管理中引进自动化、智能化技术，比如“电子警察”、自适应交通信号灯，以及耗资巨大的交通指挥控制系统等。经济的法展对道路交通有着一定的阻碍作用，可是相对而已，经济发展则更为重要。从小事来看大事，一个泱泱大国如果连小小的道路交通问题都管理不好又怎么能管理好一个国家呢？所以，在高科技发达的现在，利用高科技管理道路交通已经是必须之道了，这不仅能够体现一个城市乃至一个国家对交通控制系统的看重，更能体现管理的权威所在，对城市国家的交通发展有着深远的意义。
1 绪论........................................................ 3
1.1 选题背景 3
1.2 研究目的 4
1.3 课题研究的内容 4
2 FPGA开发流程简介及开发平台.................................. 5
2.1 FPGA的开发流程简介 5
2.1.1 FPGA系统设计流程 5
2.1.2 FPGA开发编程原理 6
2.2 VHDL语言简介 7
2.3 开发平台QuartusII简介 8
3交通灯信号控制器的硬件设计................................... 9
3.1 交通灯控制器设计总图 9
3.2交通灯控制器电路具体实现 9
3.2.1 CPLD 主芯片选择 9
3.2.2 电源电路设计 10
3.2.3?JTAG下载电路设计 10
3.2.4 按键及 LED电路设计 11
3.2.5 七段数码管显示电路设计 12
3.2.6 时钟和复位电路 12
3.3 电路引脚的IO 分配 14
4 交通灯信号控制器的软件设计.................................. 15
4.1 系统方案 15
4.2 顶层原理图文件 16
4.3 各子电路模块的设计 17
4.3.1红绿灯信号控制电路模块 17
4.3.2 计时控制电路模块 18
4.3.3 译码器驱动电路模块 18
4.3.4 扫描显示电路模块 19
4.3.5 分频器模块 19
5调试......................................................... 20
5.1 交通灯控制器的系统调试 20
5.1.1 管脚分配 20
5.1.2 下载程序到开发板
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
22
5.2 硬件的调试现象 23
6 总结........................................................ 26
6.1 课题设计总结 26
6.2 存在的不足及发展方向 26
参考文献...................................................... 27
致谢.......................................................... 27
附录1 VHDL语言交通灯控制器程序.............................. 29
附录2 开发板原理图............................................ 34
附录3 交通灯控制器硬件设计总图................................ 35
附录4 交通灯控制器软件设计总图................................ 36
1 绪论
信息产品的广泛使用是当代社会标志之一，产品性能越来越强，繁杂程度就越来越高，换代速度也就越来越快。信息产品的快速发展基础就是微电子创作水平的提高以及电子产品开发技术的发展。前者以微小加工技术为首要代表，后者的代表则是电子设计自动化技术（EDA）。
在本文中我采用的是VHDL语言，它具有十分全面的描述能力。本设计就是对交通灯信号控制器的软硬件设计，并且提出了基于VHDL的交通灯信号系统的硬件实现方法。
1.1 选题背景
我们的视网膜存在杆状和三种锥状感光细胞。杆状细胞对黄色的光相当敏感，而红光、绿光及蓝光则会分别让三种锥状细胞敏感。由于这种视觉的构造，让人最容易辨别红色与绿色。虽然黄色与蓝色也比较容易分辨，不过眼球对于蓝光敏感的感光细胞比较少，所以辨别颜色，还是以红、绿色为佳。因此，交通灯使用什么颜色也是大有学问的。
颜色本身也具有活动程度的意义，如果要表示热或剧烈的话，最强是红色，之后则是黄色。而绿色则是较冷的颜色，有平静的含意。所以，人们一般都用红色代表来危险，而黄色代表警觉，绿色则代表安全。
美国ALTERA公司开发的可编程逻辑器件采用全新的结构以及先进的技术，加上Quartus II的开发环境，让优点更加突出，更具有性能高，开发周期短等特性，对电子产品的开发和设计相当方便。
本设计利用VHDL硬件描述语言结合可编程逻辑器件进行的，并通过LED灯和数码管动态显示亮灯以及计时结果。交通灯控制系统在当今社会可以由各种技术来实现，如单片机、PLC、FPGA等，但是使用可编程逻辑器件具有其他方式所没有的特点，它具有方便、易学、直观、设计与实验项目成功率高、理论与实践结合紧密、容量大、体积小、I/O口丰富、易编程和加密等特点，而且它还具有相当开放的界面，模块化的工具，丰富的设计库以及LPM定制等优良性能。因此，本设计采用可编程逻辑器件最合适不过了。
1.2 研究目的
在当今城市交通存在严重的拥堵问题，城市的堵塞遍处可见，因此怎样在交叉路口如何解决车辆的通行问题，就显得至关重要！当今社会十分发达，汽车几乎成为一个家庭的必需品，再加上政府鼓励发展的公交、出租车行业，在马路上汽车的数量越来越多，如何更好地管理疏导，这成为交通的关键。广大人名群众已经对日益严重的拥堵有了强烈的呼声，可要解决这些交通问题，除了加宽道路，还有就只能依赖更好地交通系统了。古老的交通控制系统越来越满足不了人们的物质文化需要，弊病也越发地突出，现在迫切地希望有关部门对现在的交通系统进行更加合理地完善以及管理。现在有关部门愈来愈多的注重在交通管理中引进自动化、智能化技术，比如“电子警察”、自适应交通信号灯，以及耗资巨大的交通指挥控制系统等。经济的法展对道路交通有着一定的阻碍作用，可是相对而已，经济发展则更为重要。从小事来看大事，一个泱泱大国如果连小小的道路交通问题都管理不好又怎么能管理好一个国家呢？所以，在高科技发达的现在，利用高科技管理道路交通已经是必须之道了，这不仅能够体现一个城市乃至一个国家对交通控制系统的看重，更能体现管理的权威所在，对城市国家的交通发展有着深远的意义。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzdq/740.html
