eda課程設(shè)計(jì)---交通燈控制器_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

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(jí):</b></p><p><b>  學(xué) 號(hào):</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(jì)自動(dòng)化,作為現(xiàn)代電子信息工程領(lǐng)域的一門(mén)新技術(shù),它已成

3、為電子設(shè)計(jì)的主要手段,本次課程設(shè)計(jì)的只要課題是設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)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(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)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(chē)輛有時(shí)間停在禁行外。值得注意的是,交通燈兩個(gè)方向的燈的狀態(tài)是相關(guān)的。也就是說(shuō),每個(gè)方向的燈的狀態(tài)影響著另外一個(gè)方向的燈的狀態(tài),這樣才能夠協(xié)調(diào)兩個(gè)方向的車(chē)流。如果每個(gè)方向的燈是獨(dú)立變化的,那么交通燈就沒(méi)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(jì)思想,以及設(shè)計(jì)原理,各模塊的設(shè)計(jì)理念,除此之外還將給出我們自己的觀點(diǎn),設(shè)計(jì)后的心得,對(duì)于設(shè)計(jì)過(guò)后的想法,從中學(xué)習(xí)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(jì)思想 心得 </p><p><b>  目 錄</b></p><p>  第一章 總體設(shè)計(jì)思想…………………………………………

5、……</p><p>  1.1 設(shè)計(jì)基本要求…………………………………………… </p><p>  1.2 基本原理 …………………………………………………</p><p>  1.3 設(shè)計(jì)框圖 …………………………………………………</p><p>  第二章設(shè)計(jì)步驟和調(diào)試過(guò)程………………………………………</p><

6、;p>  2.1 總體電路設(shè)計(jì)……………………………………………</p><p>  2.2 模塊設(shè)計(jì)…………………………………………………</p><p>  2.3 實(shí)驗(yàn)調(diào)試…………………………………………………</p><p>  第三章 作者的觀點(diǎn)想法…………………………………………</p><p>  3.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程…………

7、……………………………………</p><p>  3.2 實(shí)驗(yàn)心得體會(huì) ………………………………………</p><p>  小 結(jié)……………………………………………………………</p><p>  致 謝……………………………………………………………</p><p>  參考文獻(xiàn)……………………………………………………………<

8、;/p><p>  第一章 交通燈控制器總體設(shè)計(jì)思想</p><p>  1.1 設(shè)計(jì)基本要求</p><p>  1、紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號(hào)燈,用傳感器或邏輯開(kāi)關(guān)作檢測(cè)車(chē)輛是否到來(lái)的信號(hào),實(shí)驗(yàn)電路用邏輯開(kāi)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(chē)來(lái)時(shí)才允許通行。主干道亮綠燈時(shí),支干道亮紅燈;支干道亮綠燈時(shí),主干

9、道亮紅燈。</p><p>  3、主、支干道均有車(chē)時(shí),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(jì)時(shí)、顯示電路,選擇1HZ時(shí)鐘脈沖作為系統(tǒng)時(shí)鐘。</p><p>  4、在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過(guò)程中,要亮5秒黃燈作為過(guò)渡,使行駛中的車(chē)輛有時(shí)間停到禁行線外,設(shè)立5秒計(jì)時(shí)、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(shí)例就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)常見(jiàn)的十字路通燈功能。讀者通過(guò)學(xué)習(xí)這個(gè)交通燈控制器,可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)更加完整的交通燈。例如實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)配置各種燈的時(shí)間,手動(dòng)控制各個(gè)燈的狀態(tài)等。</p><p>  一個(gè)十字路口的交通一般分為兩個(gè)方向,每個(gè)方向具有紅燈、綠燈和黃燈3種,另外每個(gè)方向還具有左轉(zhuǎn)燈

11、,因此每個(gè)方向具有4個(gè)燈。</p><p>  這個(gè)交通燈還為每一個(gè)燈的狀態(tài)設(shè)計(jì)了倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示功能。可以為每一個(gè)燈的狀態(tài)設(shè)置一個(gè)初始值,燈狀態(tài)改變后,開(kāi)始按照這個(gè)初始值倒計(jì)時(shí)。倒計(jì)時(shí)歸零后,燈的狀態(tài)將會(huì)改變至下一個(gè)狀態(tài)。</p><p>  值得注意的是,交通燈兩個(gè)方向的燈的狀態(tài)是相關(guān)的。也就是說(shuō),每個(gè)方向的燈的狀態(tài)影響著另外一個(gè)方向的燈的狀態(tài),這樣才能夠協(xié)調(diào)兩個(gè)方向的車(chē)流。如果每個(gè)方

12、向的燈是獨(dú)立變化的,那么交通燈就沒(méi)有了意義。</p><p><b>  1.3設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)模塊、主控制器模塊和譯碼器模塊。由于本實(shí)驗(yàn)室所用的硬件開(kāi)發(fā)板是50MHZ,因此需要接分頻器進(jìn)行分頻。置數(shù)模塊將交通燈的點(diǎn)亮?xí)r間預(yù)置到置數(shù)電路中,計(jì)數(shù)模塊以秒為單位倒計(jì)時(shí),當(dāng)計(jì)數(shù)值減為零時(shí),主控電路改

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

14、模塊組成。這樣一來(lái)我們就可以把其進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)與理解。那么經(jīng)過(guò)分析以及結(jié)合設(shè)計(jì)要求可得出總體設(shè)計(jì)電路如下所示</p><p>  從總體設(shè)計(jì)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(gè)器件所實(shí)現(xiàn)的功能,以及在電路中起到的作用。2.2模塊設(shè)計(jì)</p><p>  (1)交通燈控制器JTDKZ設(shè)計(jì)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(shí)計(jì)數(shù),以及顯示燈亮,輸出等的中心部分。對(duì)于其源程序在此就不一一列舉出來(lái)進(jìn)行逐條講解。</p><p>  顯示控制單元CSKZ設(shè)計(jì)模塊</p><p>  由上面顯示控制單元的各個(gè)引腳可以看出它所連接的輸入與輸出的部分。</p><p>  倒計(jì)時(shí)45s

16、——CNT45s設(shè)計(jì)模塊</p><p>  倒計(jì)時(shí)45秒計(jì)數(shù)器,也即從44秒到0秒的以個(gè)計(jì)數(shù)器,輸出后接七段譯碼顯示器,顯示數(shù)字為十進(jìn)制,用兩位即可表示。</p><p>  倒計(jì)時(shí)25s——CNT25s設(shè)計(jì)模塊</p><p>  25秒倒計(jì)時(shí)計(jì)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(jì)時(shí)5s——CNT05s

17、的設(shè)計(jì)模塊</p><p>  5秒倒計(jì)時(shí),和上面兩個(gè)不同之處,它只需一位即可表示。</p><p><b>  分頻器設(shè)計(jì)模塊</b></p><p>  由于我們?cè)谡n堂上學(xué)習(xí)過(guò)分頻器的設(shè)計(jì)所以在此可以接進(jìn)十分頻器進(jìn)行十次分頻。分頻其如下:</p><p>  上述的各個(gè)模塊的設(shè)計(jì),需我們自己動(dòng)手進(jìn)行程序的書(shū)寫(xiě),然后進(jìn)

18、行編譯,封裝打包,最后進(jìn)行連線得到總體的電路原理圖,再進(jìn)一步的分析。</p><p><b>  2.3實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果</b></p><p>  在進(jìn)行硬件開(kāi)發(fā)板測(cè)試之前,我們可以先進(jìn)行波形仿真以測(cè)試我們所連接的電路是否正確。在確認(rèn)仿真結(jié)果基本無(wú)錯(cuò)誤之后,再進(jìn)行鎖引腳,硬件測(cè)試等工作。</p><p>  通過(guò)自己鎖的各個(gè)引腳,來(lái)控制各個(gè)狀態(tài)實(shí)

19、現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的燈亮情況。</p><p>  開(kāi)始時(shí),支干道沒(méi)有車(chē)輛行駛。主干道處于常通行狀態(tài),支干道處于禁止?fàn)顟B(tài);</p><p>  當(dāng)支干道有車(chē)來(lái)時(shí),主干道亮綠燈,經(jīng)行45秒倒計(jì)時(shí),支干道亮紅燈,經(jīng)行25秒倒計(jì)時(shí);</p><p>  主干道45秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后跳變到黃燈,進(jìn)行5秒倒計(jì)時(shí),支干道繼續(xù)亮紅燈,進(jìn)行倒計(jì)時(shí);</p><p>  

20、主干道5秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后跳變到紅燈,經(jīng)行45秒倒計(jì)時(shí),支干道跳變到綠燈,進(jìn)行25秒倒計(jì)時(shí);</p><p>  支干道25秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后跳變到黃燈,進(jìn)行5秒倒計(jì)時(shí),主干道繼續(xù)亮紅燈,進(jìn)行倒計(jì)時(shí);</p><p>  支干道5秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后,判斷支干道是否有車(chē),若有車(chē)跳變到S1狀態(tài),沒(méi)有車(chē)跳變到S0狀態(tài)</p><p><b>  作者的觀點(diǎn)想法</b&

21、gt;</p><p><b>  3.1實(shí)驗(yàn)過(guò)程</b></p><p>  剛開(kāi)始想到交通燈控制器這個(gè)設(shè)計(jì)課題時(shí),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(xì)節(jié)里講,就有各種不同的類(lèi)型,經(jīng)過(guò)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(jì)此類(lèi)型的交通燈。剛開(kāi)始,對(duì)于原理圖里面的每一個(gè)原件,我不能說(shuō)百分之百的全部都懂,其中在看主控制器

22、時(shí)程序里面是有一大段看不懂的,經(jīng)過(guò)三人的共同討論才得出一致的結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中我們每一個(gè)組員都有參與課題的設(shè)計(jì),有負(fù)責(zé)程序的書(shū)寫(xiě)以及編譯打包的,有負(fù)責(zé)連接電路圖的,當(dāng)然對(duì)于全局電路的理解是我們組三人共同進(jìn)行討論的,以及向其他同學(xué)的請(qǐng)教得出的,組長(zhǎng)還負(fù)責(zé)了跟老師講解我們所設(shè)計(jì)的課題實(shí)現(xiàn)了怎樣的功能等等。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我負(fù)責(zé)了十分頻器的制作,以及倒計(jì)時(shí)五秒器件的制作,同時(shí)還和他們一起參與了部分器件鎖引腳的工作。當(dāng)然討論電路功能的實(shí)現(xiàn)是我們?nèi)?/p>

23、組成員共同完成的。</p><p><b>  3.2實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)</b></p><p>  經(jīng)過(guò)了此次的實(shí)驗(yàn),我們收獲到的不僅僅是如何完成一個(gè)課程設(shè)計(jì)的方法這一點(diǎn),我感覺(jué)收獲頗多。首先本次實(shí)驗(yàn)在很大程度上培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí),團(tuán)隊(duì)的力量讓我們有不一樣的感想和收獲,同時(shí)有團(tuán)隊(duì)合作,但又不失我們獨(dú)立思考這一能力的培養(yǎng),分成了小組,但是每個(gè)成員又有自己獨(dú)立完成的一

24、部分。其次我還學(xué)會(huì)了面對(duì)一個(gè)自己不熟的問(wèn)題時(shí),如何把它跟我們熟悉的聯(lián)系起來(lái)然后進(jìn)行分析。此外程序編寫(xiě)以及編譯過(guò)程中出現(xiàn)了不少的問(wèn)題,這就需要我們要有足夠的耐心去查錯(cuò),發(fā)現(xiàn)程序中是哪些地方出了問(wèn)題,其實(shí)有些錯(cuò)誤是我們?nèi)藶榈?,比如掉了個(gè)符號(hào)或者大小寫(xiě)的問(wèn)題,或者關(guān)鍵字里面字母多或少了的問(wèn)題等。除了常見(jiàn)的錯(cuò)誤以外還出現(xiàn)了一些程序編寫(xiě)錯(cuò)誤上的問(wèn)題,這就需要我們對(duì)所編寫(xiě)的程序的功能進(jìn)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(wèn)題并且解決

25、問(wèn)題。最后我們經(jīng)過(guò)了數(shù)天的修改,討論及調(diào)試,終于可以達(dá)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),意在考察我們熟練掌握EDA理論、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí),獨(dú)立思考完成自己的設(shè)計(jì)的能力,通過(guò)本次設(shè)計(jì),我系統(tǒng)的了解了交通燈的設(shè)

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

27、討論,同時(shí)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(xiàn)</b></p><p>  [1] 潘松著.EDA技術(shù)實(shí)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

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