基于FPGA停车场停车位显示系统设计(1)

基于FPGA停车场停车位显示系统设计

毕业设计（论文）开题报告

1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。

文献综述

1.引言

FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在可编程阵列逻辑PAL(Programmable Array Logic)、门阵列逻辑GAL(Gate Array Logic)、可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路ASIC （Application Specific Integrated Circuit）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU,下至简单的74系列电路，都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图什么是输入法，或是硬件描述语言自由设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用FPGA的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。PLD的这些优点使得PLD 技术在90年代以后得到飞速的发展，同时也大大推动了电子设计自动化EDA （Electronic Design Automatic）软件和硬件描述语言VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description)的进步。FPGA具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。兼容了PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路，编程也很灵活。与门阵列等其它ASIC相比，它又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点。因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)中。几乎所有应用门阵列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用FPGA。

3)李国丽，朱维勇.电子技术实验指导书.合肥：中国科技大学出版社，2000

4)潘松，黄继业.EDA技术实用教程.北京：科学出版社，2002

5)郑家龙，王小海，章安元.集成电子技术基础教程.北京：高等教育出版社，

2002

6)宋万杰，罗丰，吴顺君.CPLD技术及其应用.西安：西安电子科技大学出版

社，1999

7)张昌凡，龙永红，彭涛.可编程逻辑器件及VHDL设计技术.广州：华南工学

院出版社，2001

8)卢杰，赖毅.VHDL与数字电路设计.北京：科学出版社，2001

9)王金明，杨吉斌.数字系统设计与Verilog HDL.北京：电子工业出版社，20

02

10)张明.Verilog HDL实用教程.成都：电子科技大学出版社，1999

11)栾铭，高明伦.工业控制芯片中状态机的描述方法.合肥：第三届全球智能与

自动化大会，2000

12)J.Bhasker著，徐振林等译.Verilog HDL硬件描述语言.北京：机械工业出版

社，2000

13)刘明业，将敬旗，刁岚松等译.硬件描述语言Verilog.北京：清华大学出版

社，2001

14)侯伯亨，顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计.西安：西安电子科技

大学出版社，1999

毕业设计（论文）开题报告２．开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发

展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施

开题报告

一、课题的目的和意义

本课题是要设计一个100个停车位的停车场车位显示系统，设计要求用10*10点阵表示停车场的100个车位，灯亮表示该车位为空，灯熄灭表示该车位有车。用传感器检测某个停车位上有无车辆，设计其测量转换电路。整个设计中用硬件描述语言来完成，并用MAX＋PLUSⅡ进行仿真，仿真过程中参数设置比较关键。最后要对仿真结果认真系统分析。

二、课题发展现状和前景展望

随着城市化建设的加快城市框架逐步加大，以及制造业的快速发展汽车价格的快速下降，轿车已逐步成为百姓日常生活中不可或缺的交通工具。近年来，各类车辆特别是私家车的快速增长已是一个不争的事实，为此，交通基础设施建设与城市整体规划争土地的问题就成了日益突出的一个急需完成的重要课题。

传统的人工管理的停车场已经不能满足使用者和管理者对停车场效率、安全、性能和管理上的需要。因此,智能化停车场已经成为智能建筑技术中的研究热点。近几年,我国停车场管理技术不断成熟,停车场管理系统逐步向大型化、复杂化和高科技化方向发展。智能停车场管理系统提供了一种高效率的管理方式,为用户提供更方便、更有效的服务。停车场管理系统可分为半自动化和自动化两种。所谓半自动化停车场管理系统,只是收费需要人工操作,其它所有功能都是自动化;而全自动化停车场管理系统,设立自动收费站,无需操作员即可完成收费管理工作。按其所在环境不同,可分为内部车场自动管理系统、公用停车场自动管理系统和两种性能兼有的综合停车场管理系统三大类。现代停车场技术发展趋势是多功能化、自动化。现代停车场未来向大型化、复杂化、智能化、高技术方向发展,系统管理更开放、更灵活,整个管理系统实现控制与管理一体化,系统操作简便,功能强大。

车辆管理系统向更开放与更灵活的方向发展。目前许多大型建筑智能化信息

化发展，车库系统经常作为楼宇自控系统的一个子系统纳入建筑自动化网络，使远距离的管理人员可以监视与控制车库情况。

本课题基于FPGA停车场停车车位显示系统的设计可以让有限的土地发挥最大的效能。充分利用城市内现有停车场，用尽可能少的停车位发挥最大停车效果。

三、课题主要内容和要求

1、主要内容

设计一个100个停车位的停车场车位显示系统：

（1）用10＊10点阵表示停车场的100个车位，灯亮表示该车位为空，灯熄灭表示该车位有车。

（2）用传感器检测某个停车位上有无车辆，设计其测量转换电路。

（3）对单元电路进行仿真分析。

2、课题要求

（1）绘制与设计相关的原理图，框图；

（2）绘制底层电路和顶层电路的原理图，框图，仿真波形；

（3）对仿真结果进行分析。

四、研究方法、步骤和措施

FPGA开发流程主要分为以下几个部分：

1、设计输入，利用HDL输入工具、原理图输入工具或状态机输入工具等把所要设计的电路描述出来。

2、功能验证，也就是前仿真，利用仿真工具对设计进行仿真，检验设计的功能是否正确。仿真过程能及时发现设计中的错误，加快了设计进度，提高了设计的可靠性。

3、综合，综合优化是把HDL语言翻译成最基本的与或非门的连接关系（网表），并根据要求（约束条件）优化所生成的门级逻辑连接，输出edf和edn等文件，导给CPLD/FPGA厂家的软件进行实现和布局布线。

4、布局布线，综合的结果只是通用的门级网表，只是一些门与或非的逻辑关系，与芯片实际的配置情况还有差距。此时应该使用FPGA/CPLD厂商提供的实