eda課程設(shè)計---交通燈控制器

1、<p>　　《EDA技術(shù)》課程結(jié)業(yè)論文</p><p><b>　　題目：交通燈控制器</b></p><p><b>　　姓 名:</b></p><p><b>　　班 級:</b></p><p><b>　　學(xué) 號:</b&g

2、t;</p><p><b>　　指導(dǎo)教師:</b></p><p>　　日期：2012年4月30日 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　EDA(Electronic Design Automation)-電子設(shè)計自動化，作為現(xiàn)代電子信息工程領(lǐng)域的一門新技術(shù)，它已成

3、為電子設(shè)計的主要手段，本次課程設(shè)計的只要課題是設(shè)計一個交通信號燈控制器，此控制器由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行外。值得注意的是，交通燈兩個方向的燈的狀態(tài)是相關(guān)的。也就是說，每個方向的燈的狀態(tài)影響著另外一個方向的燈的狀態(tài)，這樣才能夠協(xié)調(diào)兩個方向的車流。如果每個方向的燈是獨立變化的，那么交通燈就沒有了意義。本論文包括將向我們展

4、現(xiàn)交通燈控制器的設(shè)計思想，以及設(shè)計原理，各模塊的設(shè)計理念，除此之外還將給出我們自己的觀點，設(shè)計后的心得，對于設(shè)計過后的想法，從中學(xué)習到的等各方面內(nèi)容。</p><p>　　關(guān)鍵詞：EDA 交通燈控制器 設(shè)計思想 心得 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 總體設(shè)計思想…………………………………………

5、……</p><p>　　1.1 設(shè)計基本要求…………………………………………… </p><p>　　1.2 基本原理 …………………………………………………</p><p>　　1.3 設(shè)計框圖 …………………………………………………</p><p>　　第二章設(shè)計步驟和調(diào)試過程………………………………………</p><

6、;p>　　2.1 總體電路設(shè)計……………………………………………</p><p>　　2.2 模塊設(shè)計…………………………………………………</p><p>　　2.3 實驗調(diào)試…………………………………………………</p><p>　　第三章 作者的觀點想法…………………………………………</p><p>　　3.1 實驗過程…………

7、……………………………………</p><p>　　3.2 實驗心得體會 ………………………………………</p><p>　　小 結(jié)……………………………………………………………</p><p>　　致 謝……………………………………………………………</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………<

8、;/p><p>　　第一章 交通燈控制器總體設(shè)計思想</p><p>　　1.1 設(shè)計基本要求</p><p>　　1、紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈，用傳感器或邏輯開關(guān)作檢測車輛是否到來的信號，實驗電路用邏輯開關(guān)代替。</p><p>　　2、主干道處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行。主干道亮綠燈時，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時，主干

9、道亮紅燈。</p><p>　　3、主、支干道均有車時，兩者交替允許通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，設(shè)立45秒、25秒計時、顯示電路，選擇1HZ時鐘脈沖作為系統(tǒng)時鐘。</p><p>　　4、在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡，使行駛中的車輛有時間停到禁行線外，設(shè)立5秒計時、顯示電路。</p><p><b>　　1

10、.2 基本原理 </b></p><p>　　交通燈是城市交通中不可缺少的重要工具，是城市交通秩序的重要保障。本實例就是實現(xiàn)一個常見的十字路通燈功能。讀者通過學(xué)習這個交通燈控制器，可以實現(xiàn)一個更加完整的交通燈。例如實現(xiàn)實時配置各種燈的時間，手動控制各個燈的狀態(tài)等。</p><p>　　一個十字路口的交通一般分為兩個方向，每個方向具有紅燈、綠燈和黃燈3種，另外每個方向還具有左轉(zhuǎn)燈

11、，因此每個方向具有4個燈。</p><p>　　這個交通燈還為每一個燈的狀態(tài)設(shè)計了倒計時數(shù)碼管顯示功能?？梢詾槊恳粋€燈的狀態(tài)設(shè)置一個初始值，燈狀態(tài)改變后，開始按照這個初始值倒計時。倒計時歸零后，燈的狀態(tài)將會改變至下一個狀態(tài)。</p><p>　　值得注意的是，交通燈兩個方向的燈的狀態(tài)是相關(guān)的。也就是說，每個方向的燈的狀態(tài)影響著另外一個方向的燈的狀態(tài)，這樣才能夠協(xié)調(diào)兩個方向的車流。如果每個方

12、向的燈是獨立變化的，那么交通燈就沒有了意義。</p><p><b>　　1.3設(shè)計大致框圖</b></p><p>　　交通燈控制器原理框圖如下圖所示，包括置數(shù)模塊、計數(shù)模塊、主控制器模塊和譯碼器模塊。由于本實驗室所用的硬件開發(fā)板是50MHZ，因此需要接分頻器進行分頻。置數(shù)模塊將交通燈的點亮時間預(yù)置到置數(shù)電路中，計數(shù)模塊以秒為單位倒計時，當計數(shù)值減為零時，主控電路改

13、變輸出狀態(tài)，電路進入下一個狀態(tài)的倒計時。其中，核心部分是主控制模塊。</p><p><b>　　設(shè)計步驟和調(diào)試過程</b></p><p><b>　　2.1總體設(shè)計電路</b></p><p>　　由以第一章的設(shè)計大致框圖，我們有一個大致的了解交通燈控制器主要由置數(shù)模塊、計數(shù)模塊、主控制器模塊和譯碼器模塊以及分頻等幾個

14、模塊組成。這樣一來我們就可以把其進行模塊化設(shè)計與理解。那么經(jīng)過分析以及結(jié)合設(shè)計要求可得出總體設(shè)計電路如下所示</p><p>　　從總體設(shè)計電路可以看出上面的核心器件是主控制器，除此之外我們還需了解每一個器件所實現(xiàn)的功能，以及在電路中起到的作用。2.2模塊設(shè)計</p><p>　　（1）交通燈控制器JTDKZ設(shè)計模塊</p><p><b>　　JTDKZ

15、器件如下</b></p><p>　　JTDKZ也即主控制器部分，它是連接定時計數(shù)，以及顯示燈亮，輸出等的中心部分。對于其源程序在此就不一一列舉出來進行逐條講解。</p><p>　　顯示控制單元CSKZ設(shè)計模塊</p><p>　　由上面顯示控制單元的各個引腳可以看出它所連接的輸入與輸出的部分。</p><p>　　倒計時45s

16、——CNT45s設(shè)計模塊</p><p>　　倒計時45秒計數(shù)器，也即從44秒到0秒的以個計數(shù)器，輸出后接七段譯碼顯示器，顯示數(shù)字為十進制，用兩位即可表示。</p><p>　　倒計時25s——CNT25s設(shè)計模塊</p><p>　　25秒倒計時計數(shù)模塊原理與45秒基本相同，注意其輸入與輸出。</p><p>　　倒計時5s——CNT05s

17、的設(shè)計模塊</p><p>　　5秒倒計時，和上面兩個不同之處，它只需一位即可表示。</p><p><b>　　分頻器設(shè)計模塊</b></p><p>　　由于我們在課堂上學(xué)習過分頻器的設(shè)計所以在此可以接進十分頻器進行十次分頻。分頻其如下：</p><p>　　上述的各個模塊的設(shè)計，需我們自己動手進行程序的書寫，然后進

18、行編譯，封裝打包，最后進行連線得到總體的電路原理圖，再進一步的分析。</p><p><b>　　2.3實驗調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　在進行硬件開發(fā)板測試之前，我們可以先進行波形仿真以測試我們所連接的電路是否正確。在確認仿真結(jié)果基本無錯誤之后，再進行鎖引腳，硬件測試等工作。</p><p>　　通過自己鎖的各個引腳，來控制各個狀態(tài)實

19、現(xiàn)設(shè)計要求的燈亮情況。</p><p>　　開始時，支干道沒有車輛行駛。主干道處于常通行狀態(tài)，支干道處于禁止狀態(tài)；</p><p>　　當支干道有車來時，主干道亮綠燈，經(jīng)行45秒倒計時，支干道亮紅燈，經(jīng)行25秒倒計時；</p><p>　　主干道45秒倒計時結(jié)束后跳變到黃燈，進行5秒倒計時，支干道繼續(xù)亮紅燈，進行倒計時；</p><p>　　

20、主干道5秒倒計時結(jié)束后跳變到紅燈，經(jīng)行45秒倒計時，支干道跳變到綠燈，進行25秒倒計時；</p><p>　　支干道25秒倒計時結(jié)束后跳變到黃燈，進行5秒倒計時，主干道繼續(xù)亮紅燈，進行倒計時；</p><p>　　支干道5秒倒計時結(jié)束后，判斷支干道是否有車，若有車跳變到S1狀態(tài)，沒有車跳變到S0狀態(tài)</p><p><b>　　作者的觀點想法</b&

21、gt;</p><p><b>　　3.1實驗過程</b></p><p>　　剛開始想到交通燈控制器這個設(shè)計課題時，我們組的三名成員都有各自拿出自己的想法，交通燈大致是差不多的，但至于往細節(jié)里講，就有各種不同的類型，經(jīng)過我們組各成員查閱資料以及相互之間的討論，最后決定設(shè)計此類型的交通燈。剛開始，對于原理圖里面的每一個原件，我不能說百分之百的全部都懂，其中在看主控制器

22、時程序里面是有一大段看不懂的，經(jīng)過三人的共同討論才得出一致的結(jié)論。在實驗的過程中我們每一個組員都有參與課題的設(shè)計，有負責程序的書寫以及編譯打包的，有負責連接電路圖的，當然對于全局電路的理解是我們組三人共同進行討論的，以及向其他同學(xué)的請教得出的，組長還負責了跟老師講解我們所設(shè)計的課題實現(xiàn)了怎樣的功能等等。在實驗過程中我負責了十分頻器的制作，以及倒計時五秒器件的制作，同時還和他們一起參與了部分器件鎖引腳的工作。當然討論電路功能的實現(xiàn)是我們?nèi)?/p>

23、組成員共同完成的。</p><p><b>　　3.2實驗心得體會</b></p><p>　　經(jīng)過了此次的實驗，我們收獲到的不僅僅是如何完成一個課程設(shè)計的方法這一點，我感覺收獲頗多。首先本次實驗在很大程度上培養(yǎng)了我們的團隊合作的意識，團隊的力量讓我們有不一樣的感想和收獲，同時有團隊合作，但又不失我們獨立思考這一能力的培養(yǎng)，分成了小組，但是每個成員又有自己獨立完成的一

24、部分。其次我還學(xué)會了面對一個自己不熟的問題時，如何把它跟我們熟悉的聯(lián)系起來然后進行分析。此外程序編寫以及編譯過程中出現(xiàn)了不少的問題，這就需要我們要有足夠的耐心去查錯，發(fā)現(xiàn)程序中是哪些地方出了問題，其實有些錯誤是我們?nèi)藶榈?，比如掉了個符號或者大小寫的問題，或者關(guān)鍵字里面字母多或少了的問題等。除了常見的錯誤以外還出現(xiàn)了一些程序編寫錯誤上的問題，這就需要我們對所編寫的程序的功能進行了解，好在在這方面我們組員之間都能夠積極的討論發(fā)現(xiàn)問題并且解決

25、問題。最后我們經(jīng)過了數(shù)天的修改，討論及調(diào)試，終于可以達到預(yù)期的效果。有可能在這其中我們還有很多的方面做得不夠好或者有些欠缺，但是相信每一次實驗我們都在逐步地提高自己。</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　本次的課題實驗，意在考察我們熟練掌握EDA理論、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計等相關(guān)知識，獨立思考完成自己的設(shè)計的能力，通過本次設(shè)計，我系統(tǒng)的了解了交通燈的設(shè)

26、計流程，尤其是硬、軟件的設(shè)計方法，掌握了延時程序的基本功能及編程方法，掌握了它的一般原理，也進一步掌握了QuartusⅡ的使用</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次的實驗?zāi)軌蝽樌瓿?，在此首先要感謝我的老師一學(xué)期以來對我的指導(dǎo)和教育，對于我們提出的疑問的悉心的解答，另外還要感謝我組成員陳鑫、雷燕對于組中工作分配明確，對于問題積極共同的

27、討論，同時還要感謝其他同學(xué)和我們之間的交流給我們以啟示。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 潘松著.EDA技術(shù)實用教程(第二版). 北京：科學(xué)出版社,2005.</p><p>　　[2] 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分. 北京：高教出版社,2006.</p><p>　　[3