基于EDA的交通灯控制系统的设计

目录第1章：绪论..............................................................................................................................11.1EDA技术概述................................................................................................................11.1.1EDA技术的发展与应用...................................................................................11.1.2EDA技术的基本特征.......................................................................................11.1.3EDA的设计方法...............................................................................................21.2数字系统......................................................................................................................21.3数字系统的设计方法..................................................................................................31.3.1自底向上的设计方法(BottomUp).....................................................................41.3.2自顶向下设计(TopDown)................................................................................41.4现代数字系统的设计过程..........................................................................................4第2章：交通灯控制系统介绍..................................................................................................52.1交通灯控制系统的功能..............................................................................................52.2交通灯控制系统设计..................................................................................................52.3交通灯控制系统的基本组成模块..............................................................................52.4交通灯控制器状态......................................................................................................62.5程序流程图..................................................................................................................6第3章：交通灯控制系统的设计..............................................................................................73.1交通灯控制器功能描述及设计方法..........................................................................73.2设计要求......................................................................................................................73.2.1控制部分的设计................................................................................................83.2.2显示部分的设计................................................................................................93.2.3分频器部分的设计..........................................................................................103.3交通灯控制系统的仿真............................................................................................113.3.1对交通灯控制部分进行仿真..........................................................................113.3.2对交通灯显示部分模块进行仿真..................................................................113.3.3对交通灯系统进行仿真..................................................................................123.4程序下载....................................................................................................................133.4.1引脚配置..........................................................................................................133.4.2编程下载..........................................................................................................13第4章：课程设计总结............................................................................................................14参考文献....................................................................................................................................151第1章：绪论1.1EDA技术概述EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。1.1.1EDA技术的发展与应用电子设计技术的核心就是EDA技术，EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。EDA技术是伴随着计算机、集成电路、电子系统设计的发展,经历了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程设计(CAE)和电子系统设计自动化(ESDA)三个发展阶段。20世纪70年代为CAD阶段,这一阶段人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑和PCB布局布线,取代了手工操作。80年代为CAE阶段,与CAD相比,除了纯粹的图形绘制功能外,又增加了电路功能设计和结构设计,并通过电气连接网表将两者结合在一起,以实现工程设计。90年代为ESDA阶段,ESDA的基本特征是设计人员按“自顶向下”的设计方法,对整个系统进行方案设计和功能划分,系统的关键部分用一片或几片专用集成电路实现,然后采用硬件描述语言(HDL)完成系统行为级设计,最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。ESDA的出现,使设计师开始实现“概念驱动工程”的梦想,从而摆脱了大量的辅助设计作,把精力集中在创造性的方案与概念构思上,极大地提高了系统的效率,缩短了产品的研制周期。1.1.2EDA技术的基本特征EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是：设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件，这样的设计方法被称为高层次的电子设2计方法。1.1.3EDA的设计方法“自顶向下”的设计方法。高层次设计是一种“自顶向下”的全新设计方法，这种设计方法首先从系统设计人手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错，并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证。然后，用综合优化工具生成具体门电路的网络表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的，这既有利于早期发现结构设计上的错误，避燃计工作的浪费，又减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次成功率。1.1.4硬件描述语言硬件描述语言（HDL）是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。VHDL是一种全方位的硬件描述语言，包括系统行为级。寄存器传输级和逻辑门级多个设计层次，支持结构、数据流和行为三种描述形式的混合描述，因此VHDL几乎覆盖了以往各种硬件俄语言的功能，整个自顶向下或由底向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。VHDL还具有以下优点：（1）VHDL的宽范围描述能力使它成为高层进设计的核心，将设计人员的工作重心提高到了系统功能的实现与调试，而花较少的精力于物理实现。（2）VHDL可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑艄设计，灵活且方便，而且也便于设计结果的交流、保存和重用。（3）VHDL的设