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IP屬地：山西 上傳時間：2024-05-21 格式：DOCX 頁數(shù)：18 大?。?66.85KB 積分：12 舉報 版權(quán)申訴

控?zé)羲鶎傧祫e信自工程系專業(yè)班級電子信息工程技術(shù)指導(dǎo)教師實現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)控制的方法很多，可以用標(biāo)準邏輯器件、可編程序控制器PLC、單片機等方案來實現(xiàn)。但是這些控制方法的功能修改及調(diào)試都需要硬件電路的支持，在一定程度上增加了設(shè)計難度。采用EDA技術(shù)，應(yīng)用VHDL硬件電路描述語言實現(xiàn)交通燈系統(tǒng)控制器的設(shè)計，電子設(shè)計自動化(EDA)的關(guān)鍵技術(shù)之一。它采用一種自上而下(top—down)的設(shè)計方法，即從系統(tǒng)總體要求出發(fā)，自上至下地逐步將設(shè)計內(nèi)容細化，如劃分為若干子模塊，最后完成系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計.它支持設(shè)計庫和可重復(fù)使用的元件生成，支持階層設(shè)計，提供模塊設(shè)計的刨建，VHDL設(shè)計技術(shù)對可編程專用集成電路(ASIC)的發(fā)展起著極為重要的作用。利用MAX+PLUSⅡ集成開發(fā)環(huán)境進行綜合、仿真，并下載到CPLD可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。該燈控制邏輯可實現(xiàn)3種顏色燈的交替點亮、時間的倒計時，指揮車輛和行人安全通行。automation(EDA)oneofthekeytechnologies.Itusesonekindoftop-downcompletetheoveralldesignofthefcommandvehiclesandpeopleontheroa 2設(shè)計方案 2 2 4 4 5總結(jié) 6 712設(shè)計方案2.1狀態(tài)機簡介關(guān)于狀態(tài)機的一個極度確切的描述是它是一個有向圖形，由一組節(jié)點和一組相應(yīng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)組成2。狀態(tài)機通過響應(yīng)一系列事件而“運行”。每個事件都在屬于“當(dāng)前”節(jié)點的轉(zhuǎn)移函數(shù)的控制范圍內(nèi)，其中函數(shù)的范圍是節(jié)點的一個子集。函數(shù)返回“下一個”(也可以是同一個)節(jié)點。這些節(jié)點中至少有一個必須是終態(tài)。當(dāng)?shù)竭_終態(tài)，狀態(tài)機停止。包含一組狀態(tài)集(states)、一個起始狀態(tài)(startstate)、一組輸入符號集(alphabet)、一個映射輸入符號和當(dāng)前狀態(tài)到下一狀態(tài)的轉(zhuǎn)換函數(shù)(transitionfunction)的計算模型3。當(dāng)輸入符號串，模型隨即進入起始狀態(tài)。它要改變到新的狀態(tài)，依賴于轉(zhuǎn)換函數(shù)。在有限狀態(tài)機中，會有有許多變量，例如，狀態(tài)機有很多與動作(actions)轉(zhuǎn)換或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的動作，多重起始狀態(tài)，基于沒有輸入符號的轉(zhuǎn)換，或者指定符號和狀態(tài)(非定有限狀態(tài)機)的多個轉(zhuǎn)換，指派給接收狀態(tài)(識別者)的一個或多個狀態(tài)5,等等。2中的順序控制電路，因此狀態(tài)機在其運行方式上類似于控制靈活和方便的CPU,而在運行速度和工作可靠性方面都優(yōu)于CPU。2.2主體設(shè)計十字路口設(shè)計兩組交通燈分別控制東西和南北兩個方向的交通。如圖2-1所示，當(dāng)東西方向的紅燈亮?xí)r，南北方向?qū)?yīng)綠燈亮，過渡階段黃燈亮，即東西方向紅燈亮的時間等于南北方向綠燈和黃燈亮的時間之和。交通燈維持變亮的時間取決于鍵盤輸入的控制鍵值。同理，當(dāng)南北方向的紅燈變亮?xí)r，東西方向的交通燈也遵循此邏輯?？傮w上由狀態(tài)機實現(xiàn)控制，本設(shè)計中使用兩個狀態(tài)機分別控制東西和南北兩個方向的交通。每個狀態(tài)機中都設(shè)有4個狀態(tài)，分別對應(yīng)紅燈亮、綠燈亮、黃燈亮和出現(xiàn)緊急狀況時兩個方向上的紅燈同時變亮，停止倒計時的同時數(shù)碼管上出現(xiàn)閃爍。路口的繁忙程度是不一樣的，白天時的交通比較繁忙，因此，紅綠燈要變化快一些以便提高通過效率，減少擁堵時間；相反，夜晚交通稀疏，就需要紅綠燈變化慢一些。因此，加入鍵盤控制程序來控制交通維持變亮狀態(tài)的持續(xù)時間。3總體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖總體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示，共有11個功能模塊，包括控制東西方向交通燈的狀態(tài)機和控制南北方向交通燈的狀態(tài)機、計數(shù)器模塊、鍵盤掃描模塊、數(shù)字合成模塊、三個分位模塊、數(shù)碼管顯示模塊、動態(tài)顯示掃描模塊。3狀態(tài)機(東西方向)狀態(tài)機(南北方向)NuminnumaNumbNumcNuminnumaNumbNuminnumaNumbNumdNumeNumfSelNunmaABCEFG圖3-1總體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖用VHDL語言對各個模塊進行編程，在MAX+PLUSⅡ環(huán)境下進行編譯與仿真，檢查所編程序是否運行正確。如果出現(xiàn)錯誤，需要進行修改，直到完全通過為止。需能開始頂層程序的編譯8]。44仿真結(jié)果4.1狀態(tài)機仿真東西方向和南北方向狀態(tài)機仿真結(jié)果如圖4-1和圖4-2所示，從圖4-1可以看出，getin是從鍵盤獲得的鍵值，這里輸入的是40s,初始狀態(tài)為SO狀態(tài).紅燈亮。從S0狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到S1狀態(tài)即由紅燈狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到綠燈狀態(tài)時，數(shù)碼管顯示的倒計時從15s開始；當(dāng)由S1狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到S2狀態(tài)即由綠燈狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到黃燈狀態(tài)時，GREENA由高電平變?yōu)榈碗娖?，YELLOWA由低電平變?yōu)楦唠娖?。倒計時時間從5s開始。南北方向仿真圖與東西方向類似，這里不再贅述。圖4-1東西方向狀態(tài)機仿真結(jié)果ure2.sd-WanelemdtXL限009擔(dān)血題凝四回如09日口65A日口工腳衛(wèi)日口山回旦圖4-2南北方向狀態(tài)機仿真結(jié)果54.2計數(shù)器仿真計數(shù)器從鍵盤上得到的鍵值為40s,從仿真結(jié)果圖4-3所示上可以看出，計數(shù)器圖4-3計數(shù)器仿真結(jié)果西方向初始狀態(tài)為綠燈，從15開始倒計時，南北方向初始狀態(tài)為紅燈，從20開始該系統(tǒng)硬件電路包含了1個CPLD,6個7段LED數(shù)碼顯示器，分別表示各個說是比較簡單經(jīng)濟的。經(jīng)過實驗，實現(xiàn)了預(yù)定的交通燈系統(tǒng)的控制功能。數(shù)碼顯示5總結(jié)夠舉一反三，從而用VHDL語言實現(xiàn)其它交通燈的控制設(shè)計10。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，在今后的電子產(chǎn)品研究開發(fā)中，EDA技術(shù)具有更好的開發(fā)手段和6[5]褚振勇，翁木云.FPGA設(shè)計及應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2002.7[7]趙曙光、郭萬有、楊頌華.可編程邏輯器件原理、開發(fā)與應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2000年8月[9]郝宏安.《實際電路應(yīng)用集錦》[M].上?？萍嘉墨I出版社，2007[10]王小軍.《VHDL簡明教程》[M].清華大學(xué)出版社，19977衷心的感謝能在百忙之中參加本人論文答辯的各位老師，謝謝你們的批評和指正!本文是在老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的。在論文的寫作過程中，老師對論文主師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、誨人不倦的師表風(fēng)范