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1、 本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：基于VHDL技术的交通节点控制系统优化设计学 院: 明德学院 专 业: 电子信息工程 班 级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 2013年6月7日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 目录摘要IIIAbstractIV引言1第1章 概述21.1交通灯的背景21.2交通控制系统目前国内外发展现状31.3 EDA技术概述51.3.1 EDA技术简介及发
2、展51.3.2 EDA设计方法51.3.3 EDA系统设计的主要特点51.3.4 传统电子设计与EDA设计方法比较51.4 VHDL语言综述61.4.1 VHDL语言简介61.4.2 VHDL语言的特点61.4.3 VHDL的设计流程71.5 QuatusII软件简介7第2章 设计方案的优化选择92.1 方案1、基于单片机的交通节点控制系统的设计。92.2 方案2、基于小规模集成电路的设计。102.3 方案3、基于VHDL的设计。10第3章 交通灯控制系统的具体设计123.1总体设计及思路分析123.2 红、绿、黄灯及左转蓝色指示灯的工作规律133.3 分模块设计173.3.1 定时单元模块1
3、73.3.2显示控制电路模块设计293.3.3译码显示电路模块设计32第4章 设计总结37参考文献39致谢40附录41基于VHDL技术的交通节点控制系统优化设计摘要决定一个城市的发展与进步的因数有很多，但交通道路系统无疑是这众多因素中重要的一环。城市发展了，人民生活水平不断提高，城市里的车也越来越多，这使得城市的道路交通成为一个非常棘手的问题，严重的交通拥堵现象，给广大市民的上班等出行带来了许多不便。为了缓解城市的交通拥堵问题，特别是交通交叉路口拥堵问题，那么研究一个更加智能、先进的交通灯控制系统就显得非常有必要。 纵观以前的交通控制系统多数由PLC或单片机实现，本设计介绍的是基于VHDL技术
4、的交通灯控制系统的优化设计。通过对系统进行详细结构分析，采用层次化的设计方法，给出模块的VHDL程序，再利用Quatus软件对程序进行仿真分析。在用系统硬件描述语言进行电路设计时，还应充分认识到VHDL语言的特点，从设计思路、语句运用及描述方法等多方面进行优化设计。关键词：交通控制系统；VHDL语言；Quatus软件；仿真 AbstractDetermine a citys development and progress of factor are many, but the traffic system is one important part of the many factors.
5、Urban development, peoples living standards continue to improve, the car in the city more and more, which makes the city of road traffic become a very thorny problem, severe traffic congestion phenomenon, to the general public to work such as travel brings a lot of inconvenience. In order to relieve
6、 urban traffic congestion problem, especially the intersection traffic congestion problems, so a more intelligent, advanced traffic control system is very necessary.Throughout most previous traffic control system by PLC and singlechip microcomputer, the design is optimized design of traffic light co
7、ntrol system based on VHDL. Through analyzing system structure in detail, using the design method of hierarchical module is given VHDL program, reusing Quatus software for simulation analysis program. When using hardware description language for circuit design, should also fully realize VHDL languag
8、e characteristics, from the design thought, statements, using the optimized design and the description method and so on many aspects.key words： the traffic control system; VHDL language; Quatus software; The simulation第 41 页 贵州大学本科毕业论文（设计） 引言自改革开放以来，我国的经济及各方面都取得了前所未有的进步与发展。人民生活水平不断提高，城镇化进程进一步加快，现在我国
9、已经到达“城市人口的临界点”，大约有6.75亿人生活在城市，占到了我国总人口的一半以上。到2030年，这一数字有望增加到10亿人。城市人口的增加，必然会给城市的交通带来很大的负担，这将是大多数城市将面临的一大问题。城市交通是一个城市活动的非常重要的组成部分，就像遍布我们人体全身的动脉一样，维系着整个城市系统的正常运转。发展决定了人们的需求不断变化，随着人类社会的进步，人口不断增多，科技的日趋进步和城市规模不断扩大，人们出行的交通方式也不断变化。交通方式也由原来简单的马车木船小舟，逐渐演变成为现在的火车、汽车、地铁、飞机、大型舰船等各种综合型的运输方式。交通作为现代城市的重要体现和标志，始终见证
10、着每一个城市的发展与兴衰。每一个城市经济的发展，城市化进程的加快，人口的增多，必然会使城市的交通高速发展的同时也对交通设施的建设（特别是交通控制系统）提出更高的要求。以前普通的交通控制器主要根据事先给定的时间进行通道的通禁控制，已达到自动控制的目的。显然如今车流量的不断增多，以前的交通控制系统已经不能满足现有交通控制系统的要求。为了缓解城市交通拥堵的状况，交通灯在其中扮演着举足轻重的角色。设计一个交通灯控制系统的方法有很多种，我们可以采用标准逻辑器件、单片机实现、可编程控制器PLC等方案实现。然而前面的3种方案都需要硬件电路来支持其功能的修改和调试，这样就在一定程度上增加了设计的困难，交通控制
11、系统未来的发展趋势更加偏向提高通行能力、加强环境保护、开展智能化控制等专项技术，在这过程中更加注重以人为本，重点开展交通安全技术的研究，同时兼顾经济合理原则的目标，促进新材料的广泛应用和开发。面对如上问题，随着电子技术的发展，电子设计自动化（EDA）的关键技术之一就是用形式化方法来描述数字系统的硬件电路，即用所谓硬件描述语言来描述硬件电路。 第1章 概述1.1交通灯的背景交通灯控制系统中的红绿灯（交通信号灯）是以规定时间交互更迭的光色讯号，设置于交岔路口或其它特殊地点，用以将道路通行权指定给车辆驾驶人与行人，管制其行止及转向的交通管制设施。以红、黄、绿三色灯号或辅以音响，指示车辆及行人停止、注
12、意与行进。红绿灯的由来：19世纪初,在英国中部的约克城。红、绿装分别代表女性的不同身份。其中,穿着红装的女人表示我已结婚,而穿着绿装的女人则表示是未婚者。后来,英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故,于是人们受到红绿装启发,1868年12月10日,信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了。由当时英国机械师德哈特设计、制造的灯柱高7m,身上挂着一盏红、绿两色的提灯煤气交通信号灯,这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下,一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩,它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭,使一位
13、正在值勤的警察也因此断送了性命。从此,这个城市的刚刚诞生不久的交通信号灯马上被取缔了。直到1914年,在美国的克利夫兰市才率先恢复了红、绿灯,不过,这时已是“电气信号灯”，稍后又在纽约和芝加哥等城市,相继重新出现了交通信号灯。黄色信号灯的灯的发明者是我国的胡汝鼎,他怀着“科学救国”的抱负到美国深造,在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天,他站在繁华的十字路口等待绿灯信号,当他看到红灯而正要过去时,一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过,吓了他一身冷汗。回到宿舍,他反复琢磨,终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯,使红灯和绿灯切换有个缓冲，以提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面
14、的肯定。1918年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”，黄灯表示“警告”。至此世界上第一盏名副其实的红、黄、绿三色灯诞生了。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口
15、的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。此后，这一规定在全世界开始通用。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族,世遍及全界陆、海、空交通领域了。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气自动化控制,从采用计算机控制到现代化的电子定时监控,交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。1.2交通控制系统目前国内外发展现状国外城市交通信号控制系统的现状汇英国、澳大利亚、美国、法国、意大利和加拿大等西方发达国家对交通控制系统的研究投入大量的人力、物力，取得了一系列成果。比较成功的有英国的TRANSYT系统、SC00T系统、美国ACTRA交通信号控制系统和澳大利亚的SCATS系统。 SCOOTS系统是一种实时自适应控制系统，即绿信比一信号周期一相位差优化技术，1975年研制成功，在英国测试时取
