交通灯控制电路毕业设计报告

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1、1综合设计与实训报告课程名称 电子技术综合设计与实训设计题目 交通灯控制电路学院专业 自动化学院年级班别 05 级自动化 02 班学 号 3105000977学生姓名 指导教师 200 7 年 10 月 7 日2目录（catalogue）1， 实验题目，和实验基本要求 2， Quartus 的运行环境及 DE2 实验板简介3， 电路图和线路图，电路工作原理，系统框图4， 操作过程 ：建工程、编译、仿真 、下载运行5， 收获及心得体会，主要遇到的问题及解决过程参考文献，参考书籍设计题目：交通灯控制电路3设计任务：设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路。设计要求： 1). 用红、绿、黄

2、三色发光二极管作信号灯。主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向，也有红、绿、黄三个灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外。2).由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道绿灯时间较长。当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯，两者交替重复。主干道每次放行 50 秒，支干道每次放行 30 秒。在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，需要亮 5 秒的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。3). 能实现正常的、即时显示功能。用学习机上的四个七段数码管作为倒计时显示器。分别显示东西、南北方向

3、的红灯、绿灯、黄灯时间。4).能实现特殊状态的功能显示。设 S 为特殊状态的传感器信号，当=1时，进入特殊状态。当=0 时，退出特殊状态。按 S 后，能实现特殊状态功能：（1）显示器闪烁；（2）计数器停止计数并保持在原来的数据；（3）东西、南北路口均显示红灯状态；（4）特殊状态结束后，能继续对时间进行计数。5).能实现总体清零功能。按下 R 后，系统实现总清零，计数器由初始状态4开始计数，对应状态的指示灯亮。6）.利用 MAXPLUS软件或 Foundation 软件，设计符合以上功能要求的交通灯控制器。用图形输入方法。控制器、计数器的功能用功能仿真的方法验证，可通过观察有关波形确认电路设计是

4、否正确。通过编译，仿真和综合，并下载到相应芯片中实现，最后在学习机上验证设计课题的正确性。在学习机上验证结果。电路图和线路图，电路工作原理，系统框图整体设计电路布局和线路图5Clock 的分频电路（74292 分频器）数码管显示电路（显示交通灯工作时间）主控制电路（控制交通灯各种工作状态）6交通灯显示电路（红、黄、绿灯显示） 1态RAGB 态YARB1 态GARB 1 态RAYBTA=1TY=1 TB=1TY=1TY=0 TB=0TY=050秒 未 到 ,保 持 原 态秒 到 转 下 一 状 态 5秒 未 到 ,保 持 原 态秒 到 转 下 一 状 态 30秒 未 到 ,保 持 原 态秒 到

5、转 下 一 状 态5秒 未 到 ,保 持 原 态秒 到 转 下 一 状 态TA=0交通灯控制器状态图7个位 十位译 码 器 译 码 器MUX计 数 器 A置 数 器 A个位 十位译 码 器 译 码 器MUX计 数 器 B置 数 器 B绿黄红红黄绿东 西 方 向 显 示 器 南 北 方 向 显 示 器主 控 制 器特 殊 状 态 清 零 时 钟 .交通灯控制器框图Quartus 的运行环境及 DE2 实验板简介Quartus II 软件的基本使用（目标：了解DE2 板，完成课程设计任务。）Quartus II 中的三种文件： quartus II project file (.qpf) 工程文件

6、 quartus II default file (.qdf) 缺省文件：用于保存工程的设定和缺省管脚分配 quartus II setting file (.qsf) 配置文件：用于保存所有设定和约束性管脚分配Step 1 (启动Quartus II 6.0)1 在文件菜单下 ，选择新建工程，向导对话框出现，按“下一步”2 设定相关文件路径、文件名等Table 1. 向导中第一页的设定工程工作路径 Select from one below. (For the TimeQuest version, the labdirectory will be LAB1_4)QII6_0Lab1_5VHD

7、LQII6_0Lab1_5VerilogQII6_0Lab1_5Schematic(Ask instructor for the location of the lab installation directory)8工程名 pipemult顶层中实体名（与工程名一致） pipemult3 选择“下一步”，进入到第二页4 由于所有的文件共享同一个名字，此时不需添加其它的文件，选择“下一步”5 设定器件，器件系列选用Cyclone II，封装选用FBGA，引脚数选 256，速度级别选”Fastest”，在器件列表中选择EP2C5F256C6 ，选择“下一步 ”。6 在第四页中，可以选择第三方的E

8、DA 工具。由于练习是在Quartus II 中进行的，所以选择“下一步”。7 然后出现概述的页面，就选择“完成“。工程就建好了。Step 2 设计输入(以图形编辑器为例)1 建立文件File-New， 选择Block Diagram/Schematic File.2 保存文件 File-Save as，同时选中 Add file to Current project.3 用图形编辑器输入设计的四个步骤：导入逻辑门电路符号、导入输入/输出符号、用线连接节点、编译电路。4 导入逻辑门电路符号用鼠标双击图形编辑器窗口的空白处或单击左侧工具条中的“门电路”图标。由此进入到“库”中进行选择所需元件。5

9、 导入输入/输出符号与第4 项类似。6 用线连接节点点击直角连线工具图标，然后将鼠标置于元件边沿，按下鼠标左键保持不变，拖放连线至另一元件的端点上。7 编译电路使用processing-start compilation 菜单或单击相应图标运行编译器。若编译成功通过，则出现compilation report 窗口；若编译过程出现错误，则编译自动中止，并在消息框中显示错误信息。Step 3 分配引脚在DE2 平台上，FPGA 与外部的连线是确定的，要让电路能在DE2 上运行，必须为设计分配引脚。方法1：菜单命令Assignments Pins ， 对应location 一栏， 连线的配置可参见

10、“DE2_pin_assignments.csv”方法2：文件配置在.qsf 文件中导入引脚设置，用菜单命令AssignmentsImport Assignments.为方便使用，节点名最好改成“DE2_pin_assignments.csv”文件中定义的方式。Step 4 编程下载本课程设计中，采用JTAG 模式下载设计。(SW19 置于RUN 位置)1 菜单命令ToolsProgrammer 打开编程窗口2 若没有显示硬件，则单击Hardware Setup.，打开硬件设置窗口。93 双击USB Blaster，然后单击close，完成硬件设置。4 添加下载文件，找到.sof，选中prog

11、ram/configure.5 单击start 按钮，开始编程，编程结束后，可按设计方案运行。操作过程 ：建工程、编译、仿真 、下载运行1，新建文件a，设计并画出电路图时需新建文件“new”- “block diagram/schematic file”b,进入block 的编辑区，在那里可以插入各种电子器件，如74292分频器，160计数器，190减法器，还有各种门电路，电导线等等。基本上在试验中用到的电子器件都有。c,在稿纸上先设计好电路图，然后在block中画好电子电路图。2，新建项目a 打开新建项目指南 “new” “new project wizard”b 选择工作目录,可以在任何盘

12、。c 项目名称，可以是任何英文名字。推荐使用和顶层设计名相同的名字。d 顶层设计 名字必须和顶层文件名字相同。6，建好工程以后，检查接线，及电路接法，适当时进行编译，单击工具栏上的红色三角标志，提示是否保存修改，选择“是”。进行编译。10（编译界面图）7，过程中会因为错误提示编译不成功，选择 errors 的出错提示，按 F1 可以看到电路出错位置和原因，检查并修改，继续编译，直到编译通过为止。8，在下载到电子板上运行前，可以进行波形仿真，选择“processing”“start simulation”,然后选择适当输入参数，即可进行波形仿真。这种仿真也有利于检查电路出错的原因和位置，便于修改

13、。9，进行编译仿真之后，就要下载到 电子板上去运行，并实现设计要求的功能。10，首先进行管脚分配，在”assignment” “pins” ,然后对照老师给出的管脚图，一一分配好，各个输入输出和控制管脚，下载，并且运行。11，基本上搞定整个过程，保存以上各个过程的数据和图形，以便日后调用不必重新分配。注意：选择与本台计算机匹配的电子版，不然会出错。管脚不能重复。而且功11能应该对应收获及心得体会，主要遇到的问题及解决过程在实训过程中遇到了不少的困难，首先就是刚拿到题目的时候不知从何下手，毕竟数电的学习是上学期的事了，知识有些生疏，所以呢头两天都是在复习和学习相关的知识，学过的和没有学过的。真正

14、着手设计电路是第三天，对题目也有了一定的了解，基本定了设计方案和所需配件。不过接下来，就是对在电脑上进行仿真和编译遇到了困难，因为是第一次接触 Quartus 这个软件，所以大家基本不怎么会用，只好一步一步的边学边用，这个过程中老师给了很大的帮助，同学之间的讨论，能很快的了解和分析问题，特别是在编译出错时，同学组员之间互相帮助解决问题，学到了不少知识。当然，老师的敬业精神和不倦的教导给了我们很大的鼓励和帮助。在实训结束的前一天，我们基本完成我们的任务要求，总结起来是受益良多的，特别是设计任务是有关生活实际的问题， “交通灯”大家每天都在接触，可是我是从实训中才真正了解到它的工作原理，原来并不是

15、那么的复杂和抽象，让我们在生活和身边运用并深刻体会了书本知识具体化。设想： 如果交通灯在工作的时候，能多多结合当时当地的交通情况，灵活的调整通疏和禁行之间的关系，希望它能自主分析（自动分析）并做出自由调整通停时间。比如说：当遇到上班高峰期时，交通灯匹配的摄像头拍照分析，主12干道的车流情况，可以适当延长车辆较多的通车时间，同时缩短待车时间。在闲时适当根据情况缩短行人通行时间，特别是夜深人静，人流较少时。总的来说就是想通过自主分析，达到资源和时间的优化安排，减少事故和损耗。参考文献，参考书籍数字电子技术 、 Quartus 软件入门 、 EDA 设计基础 、 数字集成电路手册 、 基于 EDA 的电子编程与设计指导 ，还有一些网上的设计思路和方案参考资料等。