交通燈控制電路畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　綜合設(shè)計(jì)與實(shí)訓(xùn)報(bào)告</b></p><p>　　課程名稱 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)訓(xùn)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目 交通燈控制電路</p><p>　　學(xué)院專業(yè) 自動(dòng)化學(xué)院</p><p>　　年級(jí)班別 05級(jí)自動(dòng)化02班</p><p>　　學(xué)

2、號(hào) 3105000977</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　200 7 年 10 月 7 日</p><p>　　目錄（catalogue）</p><p>　　實(shí)驗(yàn)題目，和實(shí)驗(yàn)基本要求 ···&#

3、183;················</p><p>　　Quartus Ⅱ的運(yùn)行環(huán)境及DE2實(shí)驗(yàn)板簡介······</p><p>　　電路圖和線路圖，電路工作原理，

4、系統(tǒng)框圖·······</p><p>　　操作過程 ：建工程、編譯、仿真 、下載運(yùn)行·····</p><p>　　收獲及心得體會(huì)，主要遇到的問題及解決過程·····</p><p><b&

5、gt;　　參考文獻(xiàn)，參考書籍</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：交通燈控制電路</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的紅、綠、黃三色信號(hào)交通燈控制電路。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求： </b></p><

6、p>　　1). 用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈。主干道為東西向，有紅、綠、黃三個(gè)燈；支干道為南北向，也有紅、綠、黃三個(gè)燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時(shí)間?？康浇芯€之外。</p><p>　　2).由于主干道車輛較多而支干道車輛較少，所以主干道綠燈時(shí)間較長。當(dāng)主干道允許通行亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈。而支干道允許通行亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈，兩者交替重復(fù)。主干道每次放行50秒，支

7、干道每次放行30秒。</p><p>　　在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過程中間，需要亮5秒的黃燈作為過渡，以使行駛中的車輛有時(shí)間?？康浇芯€以外。</p><p>　　3). 能實(shí)現(xiàn)正常的、即時(shí)顯示功能。用學(xué)習(xí)機(jī)上的四個(gè)七段數(shù)碼管作為倒計(jì)時(shí)顯示器。分別顯示東西、南北方向的紅燈、綠燈、黃燈時(shí)間。</p><p>　　4).能實(shí)現(xiàn)特殊狀態(tài)的功能顯示。設(shè)S為特殊狀態(tài)的傳

8、感器信號(hào)，當(dāng)Ｓ=1時(shí)，進(jìn)入特殊狀態(tài)。當(dāng)Ｓ=0時(shí)，退出特殊狀態(tài)。按S后，能實(shí)現(xiàn)特殊狀態(tài)功能：</p><p><b>　?。?）顯示器閃爍；</b></p><p>　?。?）計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并保持在原來的數(shù)據(jù)；</p><p>　　（3）東西、南北路口均顯示紅燈狀態(tài)；</p><p>　?。?）特殊狀態(tài)結(jié)束后，能繼續(xù)對(duì)時(shí)間

9、進(jìn)行計(jì)數(shù)。</p><p>　　5).能實(shí)現(xiàn)總體清零功能。按下R后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)總清零，計(jì)數(shù)器由初始狀態(tài)開始計(jì)數(shù)，對(duì)應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮。</p><p>　　6）.利用MAXPLUSⅡ軟件或Foundation軟件，設(shè)計(jì)符合以上功能要求的交通燈控制器。用圖形輸入方法?？刂破?、計(jì)數(shù)器的功能用功能仿真的方法驗(yàn)證，可通過觀察有關(guān)波形確認(rèn)電路設(shè)計(jì)是否正確。通過編譯，仿真和綜合，并下載到相應(yīng)芯片中實(shí)現(xiàn)，最

10、后在學(xué)習(xí)機(jī)上驗(yàn)證設(shè)計(jì)課題的正確性。在學(xué)習(xí)機(jī)上驗(yàn)證結(jié)果。</p><p>　　電路圖和線路圖，電路工作原理，系統(tǒng)框圖</p><p>　　整體設(shè)計(jì)電路布局和線路圖</p><p>　　Clock的分頻電路（74292分頻器）</p><p>　　數(shù)碼管顯示電路（顯示交通燈工作時(shí)間）</p><p>　　主控制電路（控制交

11、通燈各種工作狀態(tài)）</p><p>　　交通燈顯示電路（紅、黃、綠燈顯示）</p><p><b>　　交通燈控制器狀態(tài)圖</b></p><p><b>　　交通燈控制器框圖</b></p><p>　　Quartus Ⅱ的運(yùn)行環(huán)境及DE2實(shí)驗(yàn)板簡介</p><p>　　Q

12、uartus II 軟件的基本使用</p><p>　?。繕?biāo)：了解DE2 板，完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)。）</p><p>　　Quartus II 中的三種文件：</p><p>　?、?quartus II project file (.qpf) 工程文件</p><p>　?、?quartus II default file (.qdf) 缺

13、省文件：用于保存工程的設(shè)定和缺省管腳分配</p><p>　　③ quartus II setting file (.qsf) 配置文件：用于保存所有設(shè)定和約束性管腳分配</p><p>　　Step 1 (啟動(dòng)Quartus II 6.0)</p><p>　　1 在文件菜單下 ，選擇新建工程，向?qū)?duì)話框出現(xiàn)，按“下一步”</p><p>

14、　　2 設(shè)定相關(guān)文件路徑、文件名等</p><p>　　Table 1. 向?qū)е械谝豁摰脑O(shè)定</p><p>　　工程工作路徑 Select from one below. (For the TimeQuest version, the lab</p><p>　　directory will be LAB1_4)</p><p>　　<

15、;lab_install_directory>\QII6_0\Lab1_5\VHDL</p><p>　　<lab_install_directory>\QII6_0\Lab1_5\Verilog</p><p>　　<lab_install_directory>\QII6_0\Lab1_5\Schematic</p><p>　　(A

16、sk instructor for the location of the lab installation directory)</p><p>　　工程名 pipemult</p><p>　　頂層中實(shí)體名（與工程名一致） pipemult</p><p>　　3 選擇“下一步”，進(jìn)入到第二頁</p><p>　　4 由于所有的文件共享同

17、一個(gè)名字，此時(shí)不需添加其它的文件，選擇“下一步”</p><p>　　5 設(shè)定器件，器件系列選用Cyclone II，封裝選用FBGA，引腳數(shù)選256，速度級(jí)別選”</p><p>　　Fastest”，在器件列表中選擇EP2C5F256C6，選擇“下一步”。</p><p>　　6 在第四頁中，可以選擇第三方的EDA 工具。由于練習(xí)是在Quartus II 中進(jìn)行

18、的，所以選擇</p><p><b>　　“下一步”。</b></p><p>　　7 然后出現(xiàn)概述的頁面，就選擇“完成“。工程就建好了。</p><p>　　Step 2 設(shè)計(jì)輸入</p><p>　　(以圖形編輯器為例)</p><p>　　1 建立文件File-〉New， 選擇Block D

19、iagram/Schematic File.</p><p>　　2 保存文件 File-〉Save as，同時(shí)選中 Add file to Current project.</p><p>　　3 用圖形編輯器輸入設(shè)計(jì)的四個(gè)步驟：</p><p>　　導(dǎo)入邏輯門電路符號(hào)、導(dǎo)入輸入/輸出符號(hào)、用線連接節(jié)點(diǎn)、編譯電路。</p><p>　　4

20、導(dǎo)入邏輯門電路符號(hào)</p><p>　　用鼠標(biāo)雙擊圖形編輯器窗口的空白處或單擊左側(cè)工具條中的“門電路”圖標(biāo)。由此進(jìn)入到</p><p>　　“庫”中進(jìn)行選擇所需元件。</p><p>　　5 導(dǎo)入輸入/輸出符號(hào)</p><p><b>　　與第4 項(xiàng)類似。</b></p><p><b>

21、;　　6 用線連接節(jié)點(diǎn)</b></p><p>　　點(diǎn)擊直角連線工具圖標(biāo)，然后將鼠標(biāo)置于元件邊沿，按下鼠標(biāo)左鍵保持不變，拖放連線</p><p>　　至另一元件的端點(diǎn)上。</p><p><b>　　7 編譯電路</b></p><p>　　使用processing->start compilation

22、 菜單或單擊相應(yīng)圖標(biāo)運(yùn)行編譯器。若編譯成功通</p><p>　　過，則出現(xiàn)compilation report 窗口；若編譯過程出現(xiàn)錯(cuò)誤，則編譯自動(dòng)中止，并在消息</p><p><b>　　框中顯示錯(cuò)誤信息。</b></p><p>　　Step 3 分配引腳</p><p>　　在DE2 平臺(tái)上，F(xiàn)PGA 與外部的

23、連線是確定的，要讓電路能在DE2 上運(yùn)行，必須為設(shè)計(jì)</p><p><b>　　分配引腳。</b></p><p><b>　　方法1：</b></p><p>　　菜單命令A(yù)ssignments － >Pins ， 對(duì)應(yīng)location 一欄， 連線的配置可參見</p><p>　　“DE

24、2_pin_assignments.csv”</p><p><b>　　方法2：文件配置</b></p><p>　　在.qsf 文件中導(dǎo)入引腳設(shè)置，用菜單命令A(yù)ssignments－>Import Assignments.為方便</p><p>　　使用，節(jié)點(diǎn)名最好改成“DE2_pin_assignments.csv”文件中定義的方式

25、。</p><p>　　Step 4 編程下載</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)中，采用JTAG 模式下載設(shè)計(jì)。(SW19 置于RUN 位置)</p><p>　　1 菜單命令Tools－>Programmer 打開編程窗口</p><p>　　2 若沒有顯示硬件，則單擊Hardware Setup..，打開硬件設(shè)置窗口。</p&g

26、t;<p>　　3 雙擊USB Blaster，然后單擊close，完成硬件設(shè)置。</p><p>　　4 添加下載文件，找到.sof，選中program/configure.</p><p>　　5 單擊start 按鈕，開始編程，編程結(jié)束后，可按設(shè)計(jì)方案運(yùn)行。</p><p>　　操作過程 ：建工程、編譯、仿真 、下載運(yùn)行</p>&

27、lt;p><b>　　1，新建文件</b></p><p>　　a，設(shè)計(jì)并畫出電路圖時(shí)需新建文件</p><p>　　“new”-- “block diagram/schematic file”</p><p>　　b,進(jìn)入block 的編輯區(qū)，在那里可以插入各種電子器件，如74292分頻器，160計(jì)數(shù)器，190減法器，還有各種門電路，電

28、導(dǎo)線等等?；旧显谠囼?yàn)中用到的電子器件都有。</p><p>　　c,在稿紙上先設(shè)計(jì)好電路圖，然后在block中畫好電子電路圖。</p><p><b>　　2，新建項(xiàng)目</b></p><p>　　a 打開新建項(xiàng)目指南 “new” —“new project wizard”</p><p>　　b 選擇工作目錄,可以在

29、任何盤。</p><p>　　c 項(xiàng)目名稱，可以是任何英文名字。推薦使用和頂層設(shè)計(jì)名相同的名字。</p><p>　　d 頂層設(shè)計(jì) 名字必須和頂層文件名字相同。</p><p>　　6，建好工程以后，檢查接線，及電路接法，適當(dāng)時(shí)進(jìn)行編譯，單擊工具欄上的紅色三角標(biāo)志，提示是否保存修改，選擇“是”。進(jìn)行編譯。</p><p><b>　

30、?。ň幾g界面圖）</b></p><p>　　7，過程中會(huì)因?yàn)殄e(cuò)誤提示編譯不成功，選擇errors的出錯(cuò)提示，按F1 可以看到電路出錯(cuò)位置和原因，檢查并修改，繼續(xù)編譯，直到編譯通過為止。</p><p>　　8，在下載到電子板上運(yùn)行前，可以進(jìn)行波形仿真，選擇“processing”—“start simulation”,然后選擇適當(dāng)輸入?yún)?shù)，即可進(jìn)行波形仿真。這種仿真也有利于檢

31、查電路出錯(cuò)的原因和位置，便于修改。</p><p>　　9，進(jìn)行編譯仿真之后，就要下載到 電子板上去運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的功能。</p><p>　　10，首先進(jìn)行管腳分配，在”assignment” –“pins” ,然后對(duì)照老師給出的管腳圖，一一分配好，各個(gè)輸入輸出和控制管腳，下載，并且運(yùn)行。</p><p>　　11，基本上搞定整個(gè)過程，保存以上各個(gè)過程的數(shù)據(jù)

32、和圖形，以便日后調(diào)用不必重新分配。</p><p>　　注意：選擇與本臺(tái)計(jì)算機(jī)匹配的電子版，不然會(huì)出錯(cuò)。管腳不能重復(fù)。而且功能應(yīng)該對(duì)應(yīng)</p><p>　　收獲及心得體會(huì)，主要遇到的問題及解決過程·</p><p>　　在實(shí)訓(xùn)過程中遇到了不少的困難，首先就是剛拿到題目的時(shí)候不知從何下手，畢竟數(shù)電的學(xué)習(xí)是上學(xué)期的事了，知識(shí)有些生疏，所以呢頭兩天都是在復(fù)習(xí)和學(xué)

33、習(xí)相關(guān)的知識(shí)，學(xué)過的和沒有學(xué)過的。真正著手設(shè)計(jì)電路是第三天，對(duì)題目也有了一定的了解，基本定了設(shè)計(jì)方案和所需配件。不過接下來，就是對(duì)在電腦上進(jìn)行仿真和編譯遇到了困難，因?yàn)槭堑谝淮谓佑|Quartus Ⅱ這個(gè)軟件，所以大家基本不怎么會(huì)用，只好一步一步的邊學(xué)邊用，這個(gè)過程中老師給了很大的幫助，同學(xué)之間的討論，能很快的了解和分析問題，特別是在編譯出錯(cuò)時(shí)，同學(xué)組員之間互相幫助解決問題，學(xué)到了不少知識(shí)。當(dāng)然，老師的敬業(yè)精神和不倦的教導(dǎo)給了我們很大的鼓

34、勵(lì)和幫助。</p><p>　　在實(shí)訓(xùn)結(jié)束的前一天，我們基本完成我們的任務(wù)要求，總結(jié)起來是受益良多的，特別是設(shè)計(jì)任務(wù)是有關(guān)生活實(shí)際的問題，“交通燈”大家每天都在接觸，可是我是從實(shí)訓(xùn)中才真正了解到它的工作原理，原來并不是那么的復(fù)雜和抽象，讓我們?cè)谏詈蜕磉呥\(yùn)用并深刻體會(huì)了書本知識(shí)具體化。</p><p>　　設(shè)想： 如果交通燈在工作的時(shí)候，能多多結(jié)合當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐慕煌ㄇ闆r，靈活的調(diào)整通疏和禁行之

35、間的關(guān)系，希望它能自主分析（自動(dòng)分析）并做出自由調(diào)整通停時(shí)間。比如說：當(dāng)遇到上班高峰期時(shí)，交通燈匹配的攝像頭拍照分析，主干道的車流情況，可以適當(dāng)延長車輛較多的通車時(shí)間，同時(shí)縮短待車時(shí)間。在閑時(shí)適當(dāng)根據(jù)情況縮短行人通行時(shí)間，特別是夜深人靜，人流較少時(shí)。總的來說就是想通過自主分析，達(dá)到資源和時(shí)間的優(yōu)化安排，減少事故和損耗。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)，參考書籍</b></p>