基于cpld的交通燈課程設(shè)計(jì)

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1、第一章緒論1.1交通燈的介紹1918年誕生的第一盞交通燈只有紅綠兩色，它是圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號(hào)街的一座高塔上，它的誕生，使城市交通大為改善。1925年，留學(xué)美國(guó)的中國(guó)電機(jī)專(zhuān)家胡汝鼎提出在綠燈之后加個(gè)黃燈的設(shè)想被采納，于是誕生了真正意義上的三色交通燈。傳統(tǒng)的交通燈主要由單片機(jī)來(lái)控制，它主要由紅黃綠三色燈組成。工作原理是設(shè)置好南北向和東西向的各色燈的亮滅順序和持續(xù)時(shí)間來(lái)指揮車(chē)輛通行。交通燈的發(fā)明和使用極大地保障了人民的生命安全，但因此引起的交通事故卻還是時(shí)有發(fā)生。究其原因有以下兩點(diǎn)：（1）單片機(jī)穩(wěn)定性不

2、夠高，長(zhǎng)年累月的運(yùn)行容易引起故障，使得交通信號(hào)混亂；（2）單片機(jī)控制的交通燈不利于擴(kuò)展，當(dāng)交通燈功能擴(kuò)充或更改的時(shí)候只能全部更換，不但浪費(fèi)了資源，而帶來(lái)了不便。因此，傳統(tǒng)的交通燈能基本滿足一般交通狀況的需求。然而，對(duì)于交通繁忙、路況復(fù)雜的大都市來(lái)說(shuō)就顯得力不從心了。1.2?基于CPLD的交通燈的優(yōu)點(diǎn)基于CPLD的交通燈改變了基于單片機(jī)的傳統(tǒng)交通燈不穩(wěn)定和不利于擴(kuò)展的缺點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的基于CPLD的交通信號(hào)控制電路，突破了單片機(jī)的種種限制，對(duì)傳統(tǒng)的交通燈做了如下改進(jìn)：（1）用三色箭頭指示燈來(lái)替代傳統(tǒng)的紅黃綠三色燈，分

3、別指示左轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)，改變了傳統(tǒng)交通燈一燈三向的狀態(tài)，使交通更趨規(guī)則。（2）增加了左彎待轉(zhuǎn)指示燈，緩解了轉(zhuǎn)彎時(shí)的擁堵?tīng)顩r。（3）增加了直行綠燈倒計(jì)時(shí)功能，以便讓司機(jī)控制過(guò)十字路口的車(chē)速，使交通更加安全有序。（4）增加了全紅燈的緊急狀態(tài)。盡管警車(chē)、救護(hù)車(chē)等公務(wù)車(chē)可以在綠燈的狀態(tài)下任意前行，可繁忙的交通還是使得公務(wù)車(chē)“有路難行”。緊急狀態(tài)徹底改變了這一狀況，讓十字路口各方向的車(chē)都讓路給公務(wù)車(chē)，真正做到暢通無(wú)阻。本文設(shè)計(jì)的交通信號(hào)控制電路更趨于理性化和智能化，交通部門(mén)可以依據(jù)各路段各個(gè)時(shí)間點(diǎn)交通的繁忙狀態(tài)和路況的復(fù)雜

4、程度，利用CPLD的可擦除性，根據(jù)時(shí)段或路段進(jìn)行不同的設(shè)置，避免了資源浪費(fèi)。而且，CPLD的可擴(kuò)展性也有利于交通部門(mén)在新的交通功能發(fā)明之后，在原有交通燈的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，而不必重新設(shè)計(jì)，全部更換。1.3EDA簡(jiǎn)介EDA技術(shù)是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動(dòng)設(shè)計(jì)。利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開(kāi)始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過(guò)程的計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處

5、理完成。現(xiàn)在對(duì)EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機(jī)械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，都有EDA的應(yīng)用。目前EDA技術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門(mén)廣泛使用。例如在飛機(jī)制造過(guò)程中，從設(shè)計(jì)、性能測(cè)試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到EDA技術(shù)。本文所指的EDA技術(shù)，主要針對(duì)電子電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)和IC設(shè)計(jì)。EDA設(shè)計(jì)可分為系統(tǒng)級(jí)、電路級(jí)和物理實(shí)現(xiàn)級(jí)。1.4QuartusⅡ簡(jiǎn)介QuartusII是Altera公司的綜合性PLD開(kāi)發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、VerilogHD

6、L以及AHDL（AlteraHardwareDescriptionLanguage）等多種設(shè)計(jì)輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完整PLD設(shè)計(jì)流程?！　uartusII可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl腳本完成設(shè)計(jì)流程外，提供了完善的用戶圖形界面設(shè)計(jì)方式。具有運(yùn)行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中，易學(xué)易用等特點(diǎn)?！　uartusII支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模塊庫(kù)，使用戶可以充分利用成熟的模塊，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性

7、、加快了設(shè)計(jì)速度。對(duì)第三方EDA工具的良好支持也使用戶可以在設(shè)計(jì)流程的各個(gè)階段使用熟悉的第三方EDA工具。　　此外，QuartusII通過(guò)和DSPBuilder工具與Matlab/Simulink相結(jié)合，可以方便地實(shí)現(xiàn)各種DSP應(yīng)用系統(tǒng)；支持Altera的片上可編程系統(tǒng)（SOPC）開(kāi)發(fā)，集系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)、可編程邏輯設(shè)計(jì)于一體，是一種綜合性的開(kāi)發(fā)平臺(tái)?！　axplusII作為Altera的上一代PLD設(shè)計(jì)軟件，由于其出色的易用性而得到了廣泛的應(yīng)用。目前Altera已經(jīng)停止了對(duì)MaxplusII的更新支

8、持，QuartusII與之相比不僅僅是支持器件類(lèi)型的豐富和圖形界面的改變。Altera在QuartusII中包含了許多諸如SignalTapII、ChipEditor和RTLViewer的設(shè)計(jì)輔助工具，集成了SOPC和HardCopy設(shè)計(jì)流程，并且繼承了MaxplusII友好的圖形界面及簡(jiǎn)便的使用方法。AlteraQuartusII作為一種可編程邏輯的設(shè)計(jì)環(huán)境,由于其強(qiáng)大