1、 自动化专业综合课程设计自动化专业综合课程设计 2 课程设计报告课程设计报告 题 目： 交通灯控制系统的设计 院 （系） ： 机电与自动化学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2013 年 1 月 7 日至 2013 年 1 月 23 日 2 自动化专业综合课程设计 2课程设计任务书 一、设计题目一、设计题目 交通灯控制系统的设计 二、设计主要内容二、设计主要内容 (1)(1) 控制要求控制要求 本课程设计要求利用 VHDL 对输入的时钟信号进行分频控制产生秒信号，并结合 试验箱上的集成电路及芯片， 控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭， 并用 2 位 7 段数码管显示十字路口两
2、个方向的剩余时间。 1 根据交通状态控制十字路口红黄绿灯的点亮熄灭及闪烁等。 2 倒计时功能：从 10 秒开始倒计时，5 秒时绿灯变黄并闪烁，红灯不变。10 秒 结束时黄灯变红，红灯变绿。 3 显示功能：使用 2 位 7 段数码管动态显示倒计时时间。 (2)(2) 设计要求设计要求 1 设计 FPGA 的基础工作电路 2 设计红绿黄 12 个灯与 FPGA 芯片的硬件电路连接 3 设计显示部分硬件电路 4 使用底层及顶层设计完成电路设计，并作出各文件的仿真 5 程序下载并进行硬件调试 （3 3）撰写说明书撰写说明书 1 含系统硬件设计电路 2 含软件设计（程序及必要的说明） 3 含软件仿真及生
3、成的顶层电路 4 调试及调试结果，以及在调试过程中出现的问题及解决办法 3 三、原始资料三、原始资料 1交通灯控制系统的的基本原理是根据路口的交通状态设定路口红灯点亮时长 和绿灯的点亮时长，主干道的绿灯时间应大于红灯点亮时间。而倒计时时间均为 10 秒，黄灯闪烁均为 5 秒； 2 本系统的控制与计时有关，因此产生秒信号是设计的关键，系统中可以采用 分频实现秒信号，并对此秒信号进行计数，当时间要求达到时，实现对交通灯的切 换操作； 3 由于用七段数码管实现倒计时计数，在程序中用底层文件的方式实现译码功 能，并驱动数码管进行显示； 4 七段数码管的显示可以采用静态显示，但应有锁存部分，保证显示的正
4、确及 稳定。 分 频 产生控制信号 控制交通灯 锁 存 器 倒 计 时 显 示 计 数 模 块 CLK 1Hz 4 四、要求的设计成果四、要求的设计成果 在 QuartusII 软件中新建原理图文件，编译，仿真，锁定管脚并下载到目标芯片。 将 (1) 根据设计要求, 设计系统的原理框图，说明系统中各主要组成部分的功 能； (2) 在 QuartusII 软件中，编写各个模块 VHDL 源程序；并上机调试通过； (3) 根据软件编好用于系统仿真的测试文件； (4) 编好用于硬件验证的管脚锁定文件； (5) 记录系统各个模块仿真结果； (6) 记录调试过程中出现的问题及解决办法。 注意：基本要求学
5、生必须完成，学有余力的学生可以在基本要求完成的前提下，选择其它 方案完成设计。一般来说，生成的硬件电路越简单考查评价就越高。 五五: :进程安排进程安排 序号序号 课程设计内容课程设计内容 学时分配学时分配 备注备注 1 集中学生学习课程设计的关键理论知识、分配设计任务、 明确设计要求、查找资料等。 2 天 2 根据任务的要求进行方案构思， 初选方案， 绘制系统原理 框图并与指导教师讨论，方案定稿。 1 天 3 完成各模块的 VHDL 程序设计、编译和时序仿真 6 天 4 编程、下载，结合硬件平台，进行调试。完成顶层文件图 绘制， 对编制好的文件交给老师检查， 并按照老师要求修 改。 2 天
6、5 撰写课程设计说明书 2 天 6 答辩及验收课程设计 2 天 合计 15 天 六、主要参考资料六、主要参考资料 1 侯伯享. VHDL 硬件描述语言与数字逻辑电路设计. 西安： 西安电子科技大 学出版,2010 2 潘松. EDA 技术实用教程. 成都：电子科技大学出版社,2010 3 李玉山. 电子系统集成设计技术. 北京：电子工业出版社，2010.6. 4 李国丽.EDA 与数字系统设计.北京：机械工业出版社,2009 5 周彩宝.VHDL 语言及其应用. 上海:华东计算机技术研究所：2009 6 谭会生.EDA 技术中和应用实例与分析.西安:西安电子科技大学出版 社,2008 指导教师（签名） ：指导教师（签名） ： 20 20 年年 月月 日日 5 目 录 1 设计任务及要求6 1.1 设计任务
