交通灯控制电路毕业设计报告Word格式.docx
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交通灯控制电路毕业设计报告Word格式.docx
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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
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S=1时,进入特殊状态。
当S=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,计数器由初始状态开始计数,对应状态的指示灯亮。
6).利用MAXPLUSⅡ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
Clock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)
交通灯显示电路(红、黄、绿灯显示)
交通灯控制器状态图
交通灯控制器框图
QuartusⅡ的运行环境及DE2实验板简介
QuartusII软件的基本使用
(目标:
了解DE2板,完成课程设计任务。
)
QuartusII中的三种文件:
①quartusIIprojectfile(.qpf)工程文件
②quartusIIdefaultfile(.qdf)缺省文件:
用于保存工程的设定和缺省管脚分配
③quartusIIsettingfile(.qsf)配置文件:
用于保存所有设定和约束性管脚分配
Step1(启动QuartusII6.0)
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
Table1.向导中第一页的设定
工程工作路径Selectfromonebelow.(FortheTimeQuestversion,thelab
directorywillbeLAB1_4)
<
lab_install_directory>
\QII6_0\Lab1_5\VHDL
\QII6_0\Lab1_5\Verilog
\QII6_0\Lab1_5\Schematic
(Askinstructorforthelocationofthelabinstallationdirectory)
工程名pipemult
顶层中实体名(与工程名一致)pipemult
3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CycloneII,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EDA工具。
由于练习是在QuartusII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。
Step2设计输入
(以图形编辑器为例)
1建立文件File-〉New,选择BlockDiagram/SchematicFile.
2保存文件File-〉Saveas,同时选中AddfiletoCurrentproject.
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->
startcompilation菜单或单击相应图标运行编译器。
若编译成功通
过,则出现compilationreport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。
Step3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
“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Assignments->
ImportAssignments.为方便
使用,节点名最好改成“DE2_pin_assignments.csv”文件中定义的方式。
Step4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Tools->
Programmer打开编程窗口
2若没有显示硬件,则单击HardwareSetup..,打开硬件设置窗口。
3双击USBBlaster,然后单击close,完成硬件设置。
4添加下载文件,找到.sof,选中program/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”--“blockdiagram/schematicfile”
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”—“newprojectwizard”
b选择工作目录,可以在任何盘。
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。
(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”—“startsimulation”,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。
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QuartusⅡ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。
《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。
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