课程设计任务书；（理工科类）；Ⅰ、课程设计（报告）题目：《HDL项目设计》；Ⅱ、课程设计（论文）工作内容；一、课程设计目标；1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力；；2、《硬件描述语言》是一门技术性、应用性很强的学；二、研究方法及手段应用；1、将任务分成若干模块，查阅相关论文资料，分模块；2、通过EDA实验箱进行实际调试，实现软件的功能；三、课程设计预
课程设计任务书
（理工科类）
Ⅰ、课程设计（报告）题目：《HDL项目设计》
Ⅱ、课程设计（论文）工作内容
一、课程设计目标
1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力；
2、《硬件描述语言》是一门技术性、应用性很强的学科，实验课教学是它的一个极为重要的环节。不论理论学习还是实际应用，都离不开实验课教学。如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节、学习与应用脱节的局面。《HDL项目设计》的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及时序逻辑、组合逻辑、声光输出的，具有实用性、趣味性的小系统设计，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对分析、解决实际的数字电路问题进一步加深认识，为今后能够独立进行某些数字应用系统的开发设计工作打下一定的基础。交通灯控制电路
二、研究方法及手段应用
1、将任务分成若干模块，查阅相关论文资料，分模块调试和完成任务；
2、通过EDA实验箱进行实际调试，实现软件的功能。
三、课程设计预期效果
1、完成实验环境搭建；
2、（1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，每条路配有红、黄、绿交通信号灯，通过电
路对十字路口的两组交通灯的状态实现自动循环控制；
（2）实现东西车道和南北车道上的车辆交替运行，每次通行时间为20秒；
（3）要求黄灯亮3秒后，红灯才能转为绿灯，黄灯亮时要每秒闪亮一次；
（4）东西车道和南北车道每次通行的时间不同且可调。学生姓名：专业年级：
本次课程设计通过HDL技术设计交通灯控制系统，其设计描述可被不同的工具所支持，可用不同器件来实现。利用VerilogHDL语言自顶向下的设计方法设计交通灯控制系统，使其实现道路交通的快速正常运转，突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易理解等优点，并通过QuartusII和
ModelSim完成综合、仿真。此程序下载到FPGA芯片后，可应用于实际的交通灯控制系统中。通常的设计方法基于中、小规模集成电路进行,电路元件多、接线复杂、故障率高。随着大规模集成电路的发展、EDA技术的出现,数字电路的设计进入了一个崭新阶段。FPGA是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路,其种类很多,内部结构也不同,但共同的特点是体积小、使用方便。本论文介绍了用VerilogHDL语言设计交通灯控制器的方法,并在QuartusII系统对FPGA芯片进行编译下载,由于生成的是集成化的数字电路,没有传统设计中的接线问题,所以故障率低、可靠性高,而且体积非常小。本论文通过EDA设计，利用VerilogHDL语言模拟仿真交通灯控制电路。说明EDA技术在数字电路设计中的优越性。
【关键词】VerilogHDLFPGA硬件描述语言交通灯控制器
ThiscourseisdesignedbyHDLdesigntrafficlightcontrolsystems,their
designdescriptionmaybedifferenttoolsupport,availablewithdifferentdevices.Usetop-downdesignVerilogHDLlanguagedesigntrafficlightcontrolsystemfortherapidimplementationofroadtraffic,highlightingtheworkasahardwaredescriptionlanguagegoodreadability,portabilityandeaseofunderstanding,etc.,andthroughtheQuartusIIandModelSimcompleteintegrated,emulation.Thisprogramis
downloadedtotheFPGAchip,canbeappliedtoactualtrafficsignalcontrolsystem.Intheconventionaldesignmethodbasedonmiddleorsmallscaleintegrated
circuit,therearetoomanyelementsinthecircuitandtheconnectionsarecomplicated,sofaultsarepronetohappen.Withthedevelopmentoflarge-scaleintegratedcircuitsandthehappeningofEDAtechnologies,digitalcircuitdesignhasenteredanewstage.Thechipisdigitalintegratedcircuits,therearemanytypes,theinternalstructureofdifferent,butsharecommonfeaturesissmallinsize,easytouseInthispaper,thedesignmethodoftrafficlightcontrollerbyusingVerilogHardwareDescription
Language(VerilogHDL)isintroduced,andthedownloadingofthecontrollerdesigntotheComplexProgrammableLogicDevice(FPGA)chipinQuartusIIisfulfilled.AsFPGAchipsarebasedonlargescaleICandElectricalDesignAutomation(EDA)techniqueandhavemanytypesanddifferentinteriorconstruction,theyaresmallinsizeandflexibleinuse,sotherearenoconnectionproblemsinthepresentedcircuit,andtheFPGAchipsarereliableandfaultsarelesspronetohappen,whichshowstheadvantagesoftheEDAtechnologyindigitalcircuitsdesign.
【Keywords】VerilogHardwareDescriptionLanguage
GateArrayhardwaredescriptionlanguageField－Programmabletrafficlightcontroller
第一节系统设计课题目标及总体方案
随着现代生活节奏的加快，人们出门便更多地选择自家的交通工具，或汽车，或电动车，这无疑加大了交通流量，如何控制十字路口的红绿灯，便显得相当的重要。简单的，有效地控制红绿灯，是减小客流量，甚至减少交通事故的重要保障。而此次课题，我们小组选择了交通灯控制电路，能熟悉verilogHDL硬件描述语言在现实生活中的重要意义，提前积累经验，为以后的工作打基础。实现设计目标如下：
（1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，每条路配有红、黄、绿交通信号灯，通过电路对十字路口的两组交通灯的状态实现自动循环控制；
（2）实现东西车道和南北车道上的车辆交替运行，每次通行时间为20秒；
（3）要求黄灯亮3秒后，红灯才能转为绿灯，黄灯亮时要每秒闪亮一次；
（4）东西车道和南北车道每次通行的时间不同且可调；
第二节系统的对比与分析及确定设计方案
一、通过对比确定系统设计方案：虽然是verilogHDL课程设计，虽然是硬件描述语言，但是大多数人仍然采用的是C语言的编写方法，或许可以达到目的，但是我觉得采用状态机的方法不仅简单易懂，而且如果调试不成功，修改起来也比较方便。本系统采用四个状态，即S0：东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮；S1：东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮；S2:东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮；S3：东西方向黄灯亮，南北方向绿灯亮；再执行S0，依次循环，实现系统的设计目标。
1、具体的电路分析如下表所示：
东西方向南北方向
红灯亮绿灯亮黄灯亮红灯亮绿灯亮黄灯亮S0
状态机状态列表
2、系统框图转换如下：
状态机状态转换图
二、系统逻辑设计：
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