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广西科技大学（筹）课程设计 基于VHDL的交通灯控制器设计

广西科技大学（筹）

课程设计（论文）说明书

课题名称 基于VHDL的交通灯控制器设计

学 院 理 学 院 专 业 电子信息科学与技术 班 级 学 号 姓 名

指导教师 韦艳霞

2012年9月14日

广西科技大学（筹）课程设计 基于VHDL的交通灯控制器设计

目录

一、研究背景......................................................1 二、 EDA技术与VHDL语言技术简介...................................1

(一) EDA技术及其发展..........................................1 （二）VHDL语言概述.............................................3 （三） EDA与传统电子设计方法的比较及优点.......................4 三、交通灯控制器的功能描述和设计要求..............................5 四、交通灯控制器状态转换分析......................................6 五、交通灯控制器的VHDL设计.......................................7 （一）交通灯控制器主要模块设计.................................7 （二）顶层文件原理图...........................................8 （三）交通灯控制器的仿真波形图.................................9 六、总结.........................................................10 七、致谢.........................................................11 八、参考文献.....................................................12 九、附录.........................................................13

广西科技大学（筹）课程设计 基于VHDL的交通灯控制器设计

摘要

传统的交通灯控制系统多数由单片机或PLC实现，本文介绍的是基于EDA技术设计交通灯系统的一种思路和方法。通过用数字信号自动控制十字路口交通灯状态转换的方法，指挥车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。 本设计利用VHDL语言来实现交通灯控制器。通过对系统进行结构分析，采用自顶向下的层次化设计方法，给出了各个模块的VHDL程序，并且利用QuartusⅡ对应用程序进行了仿真，得出了相应的仿真结果。在用VHDL语言进行电路设计时,应充分认识到VHDL语言的特点,从设计思想、语句运用及描述方法上等多方面对电路进行优化设计。通过电路优化设计,可以使用规模更小的可编程逻辑芯片,从而降低系统成本。

关键词：交通信号灯、VHDL、仿真

广西科技大学（筹）课程设计 基于VHDL的交通灯控制器设计

ABSTRACT

Most traditional traffic light control system implemented by a single-chip computer or PLC, this article describes the design of a traffic light system is based on EDA technology ideas and methods.By using digital methods of signal control intersection traffic signal state transition, command vehicles and pedestrians safe passage, implementation of intersection traffic management automation.

Design and implementation of traffic light controller with VHDL language.Through the system for structural analysis, using top-down hierarchical design method, gives a VHDL program modules, and applications using Quartus II simulation, have come to the corresponding simulation results.Circuit design with VHDL language, should be fully aware of the features of VHDL language, from the design, use statement, and description of the superior aspects of optimized circuit design.Through optimization design of circuits, programmable logic chip can use smaller, thus reducing system costs.

Keywords: traffic light、VHDL、simulation

广西科技大学（筹）课程设计 基于VHDL的交通灯控制器设计

一、 研究背景

自从1858年英国人发明了原始的机械扳手交通灯之后，随后的一百多年里，交通灯改变了交通路况，也在人们日常生活中占据了重要地位，随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故起到了显著的效果。

近年来，随着汽车数量的猛增，我国大中型城市的城市交通正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁；交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题。在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。

和谐的城市交通具有很重要的现实意义。城市交通是城市经济生活的命脉，是衡量一个城市文明进步的标志，对于城市经济的发展和人民生活水平的提高起着十分重要的作用。作为城市交通网的重要组成部分, 交叉口是道路通行能力的瓶颈和交通阻塞及事故的多发地。城市的交通拥堵，大部分是由于交叉口的通行能力不足或没有充分利用造成的，这导致车流中断、事故增多、延误严重。对交叉口实行科学的管理与控制是交通控制工程的重要研究课题，是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施，是解决城市交通问题的有效途径。所以，改变和完善我国现有的交通系统已成为当务之急。

二、 EDA技术与VHDL语言技术简介

（一）EDA技术及其发展

现代电子设计技术的核心是EDA（Electronic Design Automation）技术。EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，它能自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合、布局布线，以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。EDA技术使得设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。

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