(完整版)基于FPGA的交通灯毕业设计论文

基于FPGA的交通灯设计

摘要EDA工具对于电子设计人员来说极其重要，它可以在电子设计的各个阶段、层次进行计算机模拟验证，确保设计的准确性，可缩短设计周期，降低设计成本。本文介绍的是数字信号交通灯，利用EDA设计工具，采用VHDL语言开发设计，并通过FPGA(即现场可编程门阵列)芯片设计来实现系统控制功能。

数字信号交通灯可以实现十字路口红绿灯的自动控制。基于FPGA的交通灯设计系统具有可靠性强、实时快速擦写、运算速度高、故障率低、电路简单,且体积小的特点。本毕业设计采用的是Altera公司CycloneII系列的EP2C5T144芯片作为核心最小系统，它可以方便嵌入到实际的交通灯应用系统中，可以完成简单的逻辑控制、数据采集、信号处理、数学计算等功能；使用QuartusII软件作为开发平台；采用自顶向下的设计思路对系统进行模块化设计和综合，并通过波形仿真和硬件实现两种方式实现并验证数字信号交通灯的功能。

关键词VHDL，交通灯，EDA

ABSTRACT

EDA tools is extremely important to electronic designers, to ensure the accuracy of the design ,it can verify computer simulations in all stages and levels of electronic design ,it can also shorten the design cycle and reduce design costs .This article describes a digital signal traffic lights ,using EDA design tools ,and VHDL ,and FPGA(the Field Programmable Gate Arrays),through the chip to design system control functions.

Digital signal traffic light traffic lights can achieve automatic control of the crossroads .The design of FPGA-based traffic light system , lower rate of fault, simple circuit and small volume. During this graduation project, I take the Altera Corporation CycloneII series EP2C5T144 chip as the minimum system core, it can be easily embedded in the actual application of the traffic light system, it can do simple logic control, data acquisition, signal processing, mathematical calculations and other functions；using QuartusII as development platform; using top-down design ideas to system modular design and synthesis, and through waveform simulation and two ways to complete and verify the function of digital signal traffic lights.

Key Words：VHDL, Traffic light, EDA

目录

绪论 (1)

1 简述EDA (3)

1.1 EDA技术及其发展 (3)

1.2 EDA技术的优势 (3)

2 FPGA概述 (7)

2.1 FPGA的简介 (7)

2.2 FPGA设计交通灯的意义 (7)

3 硬件描述语言VHDL (9)

4 QuartusII软件 (10)

4.1 QuartusII简介 (10)

4.2 基于QuartusII的设计流程 (10)

5 系统设计与仿真 (12)

5.1 系统介绍 (12)

5.1.1 设计任务 (12)

5.1.2 设计要求 (13)

5.2 系统设计仿真 (14)

5.2.1 系统框图的设计 (14)

5.2.2 工程设计流程框图 (15)

5.2.3 芯片的选择 (15)

5.2.4 各个模块的设计与仿真 (15)

结论 (26)

参考文献 (27)

附录 1 (28)

附录 2 (36)

答谢 (37)

绪论

在现代城市的日常运行控制中，车辆的交通控制越来越重要，道路超负荷承载现象严重，致使交通事故逐年增加。因此解决好交通信号灯控制问题是保障城市交通有序、安全、快速运行的重要保证。

当今社会是数字集成电路广泛应用的社会,数字集成电路本身在不断进行更新换代，随着微电子技术的发展, 特别是大规模集成电路和计算机技术的研制和发展，通过“语言”进行电子设计已成为一种趋势。这样既可以使工程师根据自己的意愿设计开发ASIC，而且可以缩短设计周期。现场可编程门阵列（FPGA）即属其中应用最广泛的一种，而且基于EDA技术的现场可编程门阵列(FPGA)在数字系统设计和控制电路中越来越受到重视。VHDL是电子开发主流语言之一，这使得工程师不必过多考虑硬件具体结构，专注于电路功能的设计，适合进行行为描述。

DEA技术的发展和应用领域的扩大与深入，在电子信息，通信，自动，控制及计算机应用等领域的重要性日益突出，因此