EDA交通灯设计.doc

第一章 选题背景 1.1 交通灯的历史 目前，对于交通灯控制系统的设计软件也种类繁多，有基于EDA设计的，基于单片机设计的，基于DSP设计的，基于ARM嵌入式的，等。还可以用标准逻辑器件、可编程控制器PLC等方案来实现但是这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持，在一定程度上增加了功能修改及系统调试的困难。“积木块”是各种标准芯片。EDA技术的出现改变了这种传统思路，使人们可以立足于PLD芯片来实现各种不同的功能，新的设计方法能够由设计者自己定义器件的内部逻辑和管脚，将原来由电路版设计完成的工作大部分放在芯片的设计中进行 1.2 交通灯系统国内外现状及研究情况 在国外，英国，澳大利亚，日本和美国等国家均在交通控制系统上日益完善。如以澳大利亚悉尼为背景开发的交通自适应协调系统SCATS (Sydney Coordinated Adaptive Traffic System)，英国的运输和道路研究所（TRRL）研制的SCOOT（Split Cycle Offset Optimization Technique )系统，日本的京三（Kyosan）系统等。这些系统，大都是在各路口附近安装磁性环路监控器，由各路口的控制设备、人员将交通控制参数通过通讯网络输入微处理器，用小型计算机进行集中处理[1]。 目前国内己有一些自主开发的城市交通控制系统，如公安部交通科学研究所研制开发的HT-UTCSSCOOT和SCATS以及京三系统等，这些系统皆是建.由于我国交通流是混合交通流，和国外流大不相同，因此国外的这些交通控制系统在国内的使用效果不尽人意。设计采用EDA技术，应用目前广泛应用的V硬件电路描述语言，实现交通灯系统控制器的设计，利用MAXⅡ集成开发环境进行综合、仿真，并下载到CPLD可编程逻辑器件中，完成系统的控制。? 本系统以单向上有三个车道的道路为实验模型，共使用了24个传感器设计的交通灯模糊控制系统比传统的交通灯控制系统平均节约7.8秒的等待时间。 而本人所要设计的交通灯控制器仅仅需要红绿两种颜色,控制两个干道的车辆,并且有5秒的闪烁时间以便提示车辆或者行人做好禁止通行准备.而此种设计已经可以用各种语言不同方式实现.我所使用的是较为简单的Verilog HDL语言编译程序,最终通过MAX+PLUS2这个全英文工具加以实现. 1.3 EDA技术 （1） EDA技术的概念 EDA技术( Electronic Design Automation，电子设计自动化的缩写)，是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。????利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等方面开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。 （2）EDA技术在信息领域的研究 在信息通信领域，要优先发展高速宽带信息网、深亚微米集成电路、新型元器件、计算机及软件技术、第三代移动通信技术、信息管理、信息安全技术，积极开拓以数字技术、网络技术为基础的新一代信息产品，发展新兴产业，培育新的经济增长点。要大力推进制造业信息化，积极开展计算机辅助设（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺（CAPP）、计算机机辅助制造（CAM）、产品数据管理（PDM）、制造资源计划（MRPII）及企业资源管理（ERP）等。有条件的企业可开展“网络制造”，便于合作设计、合作制造，参与国内和国际竞争。开展“数控化”工程和“数字化”工程。自动化仪表的技术发展趋势的测试技术、控制技术与计算机技术、通信技术进一步融合，形成测量、控制、通信与计算机（M3C）结构。在ASIC和PLD设计方面，向超高速、高密度、低功耗、低电压方面发展。 第二章 方案论证 2.1设计任务要求 (1)设计一个十字路口的交通信号灯的控制电路，如图2-1。要求红、绿灯按一定的规律亮、灭以及闪烁，且在亮灯期间进行倒计时，并将倒计时数用数码管显示出来。 (2)绿灯亮时，为该车道允许通行信号，红灯亮时，为该车道禁止通行信号。要求主干道每次通行时间为99秒，支干道每次通行时间为30秒。每次变换运行车道前绿灯闪烁，持续时间为5秒。即车道要由主干道转换为支干道时，主干道在通行时间只剩下5秒钟时，绿灯闪烁显示，支干道仍为红灯，以便主干道上已过停车线的车继续通行，未过停车线的车停止通行。同理，当车道由支干道转换为主干道时，支干道绿灯闪烁显示5秒钟，主干道仍为红灯。 (3)可以对主干道，支干道上红、绿灯的运行时间进行重新设置。