EDA技術(shù)課程設(shè)計交通控制器設(shè)計

1、eda技術(shù)課程設(shè)計課題： 交通控制器設(shè)計系 別： 電氣與電子工程系專 業(yè)： 電子信息工程姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 河南城建學(xué)院2011年6月24日成績評定·一、指導(dǎo)教師評語（根據(jù)學(xué)生設(shè)計報告質(zhì)量、答辯情況及其平時表現(xiàn)綜合評定）。二、評分（按下表要求評定）評分項目設(shè)計報告評分答辯評分平時表現(xiàn)評分合 計 （100分）任務(wù)完成情 況（20分）課程設(shè)計報告質(zhì)量（40分）表達情況（10分）回答問題情 況（10分）工作態(tài)度與紀(jì)律（10分）獨立工作能力（10分）得分課程設(shè)計成績評定班級 姓名 學(xué)號成績： 分（折合等級 ）指導(dǎo)教師簽字 年 月 日目錄一、設(shè)計目的- 3 -二、設(shè)計要求- 3 -

2、（2）.熟悉掌握常用仿真開發(fā)軟件，比如： quartus ii或xilinx ise的使用方法。- 3 -（4）.學(xué)會用eda技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字電子器件組成復(fù)雜系統(tǒng)的方法；學(xué)習(xí)電子系統(tǒng)電路的安裝調(diào)試技術(shù)。- 4 -三、總體設(shè)計原理與內(nèi)容- 4 -1、設(shè)計內(nèi)容- 4 -四、eda設(shè)計及仿真- 6 -1、主控制程序- 6 -2、交通燈仿真結(jié)果及數(shù)據(jù)分析- 10 -五、硬件實現(xiàn)- 11 -1、給出硬件實現(xiàn)引腳圖- 11 -2、硬件實現(xiàn)照片- 13 -六、設(shè)計總結(jié)- 13 -1、設(shè)計過程中遇到的問題及解決方法- 13 -2、設(shè)計體會- 14 -3、對設(shè)計的建議- 14 -七、設(shè)計生成的電路圖（見附圖）- 1

3、4 -參考文獻- 15 -附圖一- 15 -附圖二- 17 -一、設(shè)計目的通過對fpga（現(xiàn)場可編程門陣列）芯片的設(shè)計實踐，使學(xué)生掌握一般的pld（可編程邏輯器件）的設(shè)計過程、設(shè)計要求、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計方法，能根據(jù)用戶的要求及工藝需要進行電子芯片設(shè)計并制定有關(guān)技術(shù)文件。培養(yǎng)學(xué)生綜合運用已學(xué)知識解決實際工程技術(shù)問題的能力、查閱圖書資料和各種工具書的能力、工程繪圖能力、撰寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力，受到一次電子設(shè)計自動化方面的基本訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生利用eda技術(shù)知識，解決電子設(shè)計自動化中常見實際問題的能力，使學(xué)生積累實際eda編程。通過本課程設(shè)計的學(xué)習(xí)，學(xué)生將復(fù)習(xí)所學(xué)的專業(yè)知識，使課堂學(xué)習(xí)的理論知識

4、應(yīng)用于實踐，通過本課程設(shè)計的實踐使學(xué)生具有一定的實踐操作能力。 1 了解交通燈的亮滅規(guī)律。 2 了解交通燈控制器的工作原理。 3 熟悉vhdl語言編程，了解實際設(shè)計中的優(yōu)化方案。 二、設(shè)計要求（1）.以eda技術(shù)的基本理論為指導(dǎo)，將設(shè)計實驗分為基本功能電路和較復(fù)雜的電子系統(tǒng)兩個層次，要求利用數(shù)字電路或者eda方法去設(shè)計并完成特定功能的電子電路的仿真、軟硬件調(diào)試；（2）.熟悉掌握常用仿真開發(fā)軟件，比如： quartus ii或xilinx ise的使用方法。（3）.能熟練運用上述開發(fā)軟件設(shè)計并仿真電路并下載到fpga中進行調(diào)試； （4）.學(xué)會用eda技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字電子器件組成復(fù)雜系統(tǒng)的方法；學(xué)習(xí)電

5、子系統(tǒng)電路的安裝調(diào)試技術(shù)。三、總體設(shè)計原理與內(nèi)容 1、設(shè)計內(nèi)容用eda技術(shù)設(shè)計一個十字路口的交通信號燈控制器，控制a、b兩條交叉道路上的車輛通行，具體要求如下：（1）、每條道路設(shè)一組信號燈，每組信號燈由紅黃綠3個燈組成，綠燈表示允許通行紅燈表示禁止通行，黃燈表示該車道上已過停車線的車輛繼續(xù)通行，未過停車線的車輛停止通行。（2）、每條道路上每次通行的時間為25s。（3）、每次變換通行車道之前，要求黃燈先亮5s，才能變換通行車道。（4）、黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃爍一次。2、設(shè)計的總體原理 圖3-1交通燈系統(tǒng)控制框圖圖3-2交通信號燈的控制電路圖3-3交通燈的時間轉(zhuǎn)向圖四、eda設(shè)計及仿真1、主控制程

6、序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity controller isport (clk8: in std_logic;reset: in std_logic;hold: in std_logic;reda,greena,yellowa:out std_logic;redb,greenb,yellowb:out std_logic;displaya,displayb,displayc,displayd:out std_l

7、ogic_vector(0 to 6);end;architecture control of controller is signal countnum: integer range 0 to 50;signal clk: std_logic;signal numa,numb,numc,numd: integer range 0 to 9;signal noa,nob:integer range 0 to 25;signal qina,qinb,qinc,qind: std_logic_vector(3 downto 0);signal clock:std_logic;signal cloc

8、k1:std_logic;signal tout: integer range 0 to 3;begin process(clk8) ；分頻beginif rising_edge(clk8) thenif tout=3 thentout<=0;clock1<=not clock1;else tout<=tout+1;end if;end if;clk<=clock1;end process;process(clk)begin if reset='1'then countnum<=0;elsif rising_edge(clk)thenif coun

9、tnum=49 thencountnum<=0;elsecountnum<=countnum+1;end if;end if;end process; process(clk)beginif rising_edge(clk)thenif hold='1'thenreda<='1'redb<='1'greena<='0'greenb<='0'else if countnum<=19 thennoa<=20-countnum;reda<='0'gre

10、ena<='1'elsif(countnum<=24)thennoa<=25-countnum;reda<='0'greena<='0'elsenoa<=50-countnum;reda<='1'greena<='0'end if;if countnum<=24 thennob<=25-countnum;redb<='1'greenb<='0'elsif countnum<=44 thennob<=4

11、5-countnum;redb<='0'greenb<='1'elsenob<=50-countnum;redb<='0'greenb<='0'end if;end if;end if; end process; ；分位 process(clk)beginif hold='0'thenif (countnum>20 and countnum<=25) thenyellowa<=clk;yellowb<='0'elsif (countnum>

12、45 and countnum<=50) thenyellowa<='0'yellowb<=clk;else yellowa<='0'yellowb<='0'end if;end if;end process;process(clk8)beginif rising_edge(clk8) thenif noa>=20 thennuma<=2;numb<=noa-20;elsif noa>=10 thennuma<=1;numb<=noa-10;elsenuma<=0;numb&

13、lt;=noa;end if;end if;end process;process(clk8)beginif rising_edge(clk8 ) thenif nob>=20 thennumc<=2;numd<=nob-20;elsif nob>=10 thennumc<=1;numd<=nob-10;elsenumc<=0;numd<=nob;end if;end if;end process;process(clk8)begin ；數(shù)碼管顯示qina<=conv_std_logic_vector(numa,4);qinb<=co

14、nv_std_logic_vector(numb,4);qinc<=conv_std_logic_vector(numc,4);qind<=conv_std_logic_vector(numd,4);case qina iswhen "0000"=>displaya<="1111110" ；譯碼when "0001"=>displaya<="0110000"when "0010"=>displaya<="1101101"when

15、 "0011"=>displaya<="1111001"when "0100"=>displaya<="0110011"when "0101"=>displaya<="1011011"when "0110"=>displaya<="1011111"when "0111"=>displaya<="1110000"when "100

16、0"=>displaya<="1111111"when "1001"=>displaya<="1111011"when others=>displaya<="0000000"end case;case qinb iswhen "0000"=>displayb<="1111110"when "0001"=>displayb<="0110000"when "00

17、10"=>displayb<="1101101"when "0011"=>displayb<="1111001"when "0100"=>displayb<="0110011"when "0101"=>displayb<="1011011"when "0110"=>displayb<="1011111"when "0111"=&

18、gt;displayb<="1110000"when "1000"=>displayb<="1111111"when "1001"=>displayb<="1111011"when others=>displayb<="0000000"end case;case qinc iswhen "0000"=>displayc<="1111110"when "0001"=

19、>displayc<="0110000"when "0010"=>displayc<="1101101"when "0011"=>displayc<="1111001"when "0100"=>displayc<="0110011"when "0101"=>displayc<="1011011"when "0110"=>displa

20、yc<="1011111"when "0111"=>displayc<="1110000"when "1000"=>displayc<="1111111"when "1001"=>displayc<="1111011"when others=>displayc<="0000000"end case;case qind iswhen "0000"=>displ

21、ayd<="1111110"when "0001"=>displayd<="0110000"when "0010"=>displayd<="1101101"when "0011"=>displayd<="1111001"when "0100"=>displayd<="0110011"when "0101"=>displayd<=&q

22、uot;1011011"when "0110"=>displayd<="1011111"when "0111"=>displayd<="1110000"when "1000"=>displayd<="1111111"when "1001"=>displayd<="1111011"when others=>displayd<="0000000"end

23、 case;end process;end;2、交通燈仿真結(jié)果及數(shù)據(jù)分析仿真結(jié)果基本正確，對于每一時刻給出的時鐘信號對應(yīng)相應(yīng)的計數(shù)值，紅燈和綠燈都是間隔閃亮20/25秒，黃燈每次都是閃爍五秒鐘，符合要求，復(fù)位鍵和保持鍵同樣給出正確的仿真，對應(yīng)的數(shù)碼管譯碼也正確，所期望的與事實完全相同，仿真結(jié)果正確！ 五、硬件實現(xiàn) 1、給出硬件實現(xiàn)引腳圖 2、硬件實現(xiàn)照片 六、設(shè)計總結(jié)1、設(shè)計過程中遇到的問題及解決方法在本設(shè)計中出現(xiàn)的問題有很多，現(xiàn)舉例如下：(1)、程序的組合，一開始我只是簡單的將編好的控制模塊，分為模塊，顯示模塊，分頻模塊組合在一起，進行編譯的時候并沒有報錯，而仿真結(jié)果也是看似正確，因為只有主程序得到編譯，其他四個模塊都沒有起到作用，結(jié)果輸入與輸出引腳都只有主程序的，沒有要求得到的全部引腳，很明顯，這種拼接做法是錯誤的。(2)、經(jīng)過修改之后的程序出現(xiàn)最多的錯誤就是end if 與end process的多與少的問題，end if經(jīng)常多放，其他的還有變量的賦值符號與信號的不同，變量聲明的位置也與信號不同，信號的使用也有限制，因為不能及時更新，會有時間上的延遲。（3）、再個就是黃燈的閃爍，因為剛開始和紅綠燈一塊定義，賦值，沒有閃爍的效