EDA交通灯控制系统设计报告.doc

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1、项目：交通灯控制系统班级：10-通信技术-1班姓名：XXXXXX指导教师：龚老师郭老师实训时间：2012·3·19--3·30实训地点：二教306教室前言本项目设计通过HDL技术设计交通灯控制系统，其设计描述可被不同的工具所支持，可用不同器件来实现。利用VerilogHDL语言自顶向下的设计方法设计交通灯控制系统，使其实现道路交通的快速正常运转，突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易理解等优点，通过QuartusII此程序下载到FPGA芯片后，可应用于实际的交通灯控制系统中。通常的设计方法基于中、小规模集成电路进行,电路元件多、接线复杂、故障率高。随着大规模集成电路

2、的发展、EDA技术的出现,数字电路的设计进入了一个崭新阶段。FPGA是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路,其种类很多,内部结构也不同,但共同的特点是体积小、使用方便。本论文介绍了用VerilogHDL语言设计交通灯控制器的方法,并在QuartusII系统对FPGA芯片进行编译下载,由于生成的是集成化的数字电路,没有传统设计中的接线问题,所以故障率低、可靠性高,而且体积非常小。本论文通过EDA设计，利用VerilogHDL语言模拟仿真交通灯控制电路。说明EDA技术在数字电路设计中的优越性。【关键词】VerilogHDLFPGA硬件描述语言交通灯控制器第一章课程设计

3、目标及要求一、课程设计目标1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力；2、《硬件描述语言》是一门技术性、应用性很强的学科，实验课教学是它的一个极为重要的环节。不论理论学习还是实际应用，都离不开实验课教学。如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节、学习与应用脱节的局面。《HDL项目设计》的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及时序逻辑、组合逻辑、声光输出的，具有实用性、趣味性的小系统设计，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对分析、解决实际的数字电路问题进一步加深认识，为今后能够独立进

4、行某些数字应用系统的开发设计工作打下一定的基础。二、研究方法及手段应用1、将任务分成若干模块，查阅相关论文资料，分模块调试和完成任务；2、通过EDA实验箱进行实际调试，实现软件的功能。三、课程设计预期效果1、完成实验环境搭建；2、（1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，每条路配有红、黄、绿交通信号灯，通过电路对十字路口的两组交通灯的状态实现自动循环控制；（2）实现A车道和B车道每次红灯亮12s，绿灯亮10s，黄灯亮2s。（3）要求黄灯亮2秒后，绿灯才能转为红灯。（4）提供紧急情况下手动控制复位。第二章系统设计第一节课题目标及总体方案一、随着现代生活节奏的加快，人们出门便更多地选择

5、自家的交通工具，或汽车，或电动车，这无疑加大了交通流量，如何控制十字路口的红绿灯，便显得相当的重要。简单的，有效地控制红绿灯，是减小客流量，甚至减少交通事故的重要保障。而此次课题，我们小组选择了交通灯控制电路，能熟悉verilogHDL硬件描述语言在现实生活中的重要意义，提前积累经验，为以后的工作打基础。实现设计目标如下：（1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，每条路配有红、黄、绿交通信号灯，通过电路对十字路口的两组交通灯的状态实现自动循环控制；（2）实现A车道和B车道每次红灯亮12s，绿灯亮10s，黄灯亮2s。（3）要求黄灯亮2秒后，绿灯才能转为红灯。（4）提供紧急情况下手动控

6、制复位。第二节系统的对比与分析及确定设计方案一、通过对比确定系统设计方案：虽然是verilogHDL课程设计，虽然是硬件描述语言，但是大多数人仍然采用的是C语言的编写方法，或许可以达到目的，但是我觉得采用状态机的方法不仅简单易懂，而且如果调试不成功，修改起来也比较方便。本系统采用四个状态，即S1：A方向红灯亮B方向绿灯亮；S2：A方向红灯亮，B方向黄灯亮；S3:A方向绿灯亮，B方向红灯亮；S4：A方向黄灯亮，B方向红灯亮；再执行S1，依次循环，实现系统的设计目标。1、具体的电路分析如下表所示：A方向B方向红灯亮绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮绿灯亮S1011110S2011101S310

7、1011S4110011状态机状态列表系统框图转换如下：状态S1状态S2状态S4状态S3状态机状态转换图系统逻辑设计：根据上文中确定的系统设计方案，运用模块化的设计思路，我们在QuartusII5.0软件系统中设计了交通灯控制模块、显示控制模块、显示译码模块、12秒和10s倒计时时器模块、2秒倒计时器模块的HDL程序，并通过各个模块程序之间的端口合理连接和协调，成功设计出交通信号灯控制电路，得到其逻辑结构原理图，即为整个交通信号灯控制电路的逻辑结构。第二节出现的问题和解决方案一、