數(shù)字電路課程設計---交通燈控制器的設計

1、<p><b>　　《數(shù)字邏輯電路》</b></p><p>　　課 程 設 計 報 告</p><p>　　課程設計名稱： 交通燈控制器的設計 </p><p>　　系 別： 三系 </p><p>　　學生姓名：

2、 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學 號： </p><p>　　成 績： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　開課時間： 2011-201

3、2學年第一學期</p><p><b>　　設計題目</b></p><p>　　交通信號燈控制器的設計</p><p><b>　　主要內(nèi)容</b></p><p><b>　　功能要求：</b></p><p>　　（1）設計一個交通信號燈控制器，由

4、一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設置紅綠黃LED做信號燈，用傳感器或邏輯開關作檢測車輛是否到來的信號。</p><p>　?。?） 主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，設立45秒、25秒計時、顯示電路</p><p>　?。?）每次由綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈時，要亮5秒黃燈作為過度，使行駛中的車輛有時間停到禁行線外，設立5秒計時、顯示電路。</p><p

5、><b>　　1.總體設計方案 </b></p><p>　　(1)設主干道綠燈、黃燈、紅燈分別為G1、Y1、R1；支干道綠燈、黃燈、紅燈分別為G2、Y2、R2，并且均用0表示滅，1表示亮，則交通燈有如下四種輸出狀態(tài)：</p><p>　　(2)主干道倒計時顯示：</p><p>　　60->……->01->05->

6、;… …->01->50->… …->06->05->… …->01</p><p><b>　　支干道倒計時顯示：</b></p><p>　　65->……->06->05->… …->01->45->… …->01->05->… …->01</p>

7、;<p>　　通過以上觀察可發(fā)現(xiàn)：</p><p>　　當主干道或者支干道的倒計時計數(shù)值為01時，控制器將從當前狀態(tài)轉(zhuǎn)入下一個狀態(tài)。因此，計數(shù)值01可作為控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件，同時也可產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一狀態(tài)的計數(shù)初值置入計數(shù)器。</p><p><b>　　2.控制電路設計 </b></p><p>　　2.1 控制電路工作

8、原理</p><p>　　(1).4狀態(tài)循環(huán)的實現(xiàn)</p><p>　　(2).主干道和支干道信號燈的實現(xiàn)</p><p>　　1.采用4位二進制計數(shù)器74161實現(xiàn)控制器的四個狀態(tài)循環(huán)。</p><p>　　2.當?shù)褂嫊r計數(shù)值為01時T1=1，作為7161的計數(shù) 使能信號</p><p>　　2.2控制電路設計過

9、程</p><p><b>　　控制電路電路設計圖</b></p><p><b>　　3 倒計時電路設計</b></p><p>　　3.1具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器設計</p><p>　　(1).由具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器實現(xiàn)。</p><p>　　(

10、2).將2片級聯(lián)實現(xiàn)2位十進制減法計數(shù)器。</p><p>　　(3).當主干道或者支干道減法計數(shù)器值為01時，產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一 狀態(tài)計數(shù)初值置入。</p><p>　?。ㄒ唬┚哂型街脭?shù)功能的十進制減法計數(shù)器</p><p>　　LDN=1時：通過卡諾圖分別求解驅(qū)動方程D3D2D1D0</p><p>　　LDN=0時： D3D2D

11、1D0=DCBA</p><p>　　3.2主干道和支干道倒計時電路設計</p><p>　　具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器的電路設計圖</p><p>　?。ǘ?片級聯(lián)實現(xiàn)2位十進制減法計數(shù)器的電路設計圖</p><p>　　（三）當主干道或者支干道減法計數(shù)器值為01時，產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一狀態(tài)計數(shù)初值置入</p>

12、<p>　　主干道、支干道倒計時電路圖</p><p>　　4.譯碼顯示電路設計</p><p>　　4.1動態(tài)顯示工作原理</p><p>　　EDA實驗板上一共有8個數(shù)碼管，如果按照傳統(tǒng)的數(shù)碼管驅(qū)動方式，則需要8個七段譯碼器和64個I/O口進行驅(qū)動，這樣就會浪費大量的資源。所以最常見的數(shù)碼管驅(qū)動電路為動態(tài)掃描顯示。</p><p&g

13、t;　　數(shù)碼掃描顯示原理：利用人眼的視覺暫留效應，把多個數(shù)碼管按一定順序進行點亮（顯示）。當點亮的頻率（即掃描頻率）不大時，人眼看到的是數(shù)碼管一個個的依次點亮，然而掃描頻率足夠大時，看到的不再是一個一個的點亮，而是全部同時點亮。</p><p>　　4.2動態(tài)顯示及譯碼電路設計的電路圖</p><p><b>　　七段譯碼</b></p><p&g

14、t;　　--bcd-7seg</p><p>　　LIBRARY IEEE;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;</p><p>　　ENTITY bcd_7seg IS</p><p><b

15、>　　PORT(</b></p><p>　　in_data:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);</p><p>　　out_data:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)</p><p><b>　　);</b></p><p>　　END b

16、cd_7seg;</p><p>　　ARCHITECTURE rt1 of bcd_7seg IS</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　PROCESS(in_data)</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　CA

17、SE in_data IS</p><p>　　WHEN "0000"=>out_data<="00111111";</p><p>　　WHEN "0001"=>out_data<="00000110";</p><p>　　WHEN "0010&qu

18、ot;=>out_data<="01011011";</p><p>　　WHEN "0011"=>out_data<="01001111";</p><p>　　WHEN "0100"=>out_data<="01100110";</p>

19、<p>　　WHEN "0101"=>out_data<="01101101";</p><p>　　WHEN "0110"=>out_data<="01111100";</p><p>　　WHEN "0111"=>out_data<=&quo

20、t;00000111";</p><p>　　WHEN "1000"=>out_data<="01111111";</p><p>　　WHEN "1001"=>out_data<="01100111";</p><p>　　WHEN OTHERS=&g

21、t;out_data<="00000000";</p><p><b>　　END CASE;</b></p><p>　　END PROCESS;</p><p><b>　　END rt1;</b></p><p><b>　　5.總體電路設計</b&g

22、t;</p><p><b>　　5.1總體電路圖</b></p><p><b>　　5.2電路工作說明</b></p><p><b>　　元件</b></p><p><b>　　6 電路仿真調(diào)試</b></p><p>　　

23、6.1控制電路仿真調(diào)試</p><p><b>　　控制元件仿真電路圖</b></p><p><b>　　仿真波形圖</b></p><p>　　6.2倒計時電路仿真調(diào)試</p><p>　　十進制計數(shù)器元件仿真電路圖</p><p><b>　　仿真波形圖<

24、;/b></p><p>　　2位十進制計數(shù)器元件仿真電路圖</p><p><b>　　仿真波形圖</b></p><p>　　6.3譯碼顯示電路仿真調(diào)試</p><p>　　譯碼顯示元件仿真電路圖</p><p><b>　　仿真波形圖</b></p>

25、<p>　　改進意見及收獲體會 </p><p>　　一開始按照實驗課本上的倒計時電路圖實現(xiàn)功能后，發(fā)現(xiàn)計數(shù)器的計時功能不符合要求。于是根據(jù)狀態(tài)圖將主干道、支干道又重新置數(shù)，使主干道綠燈亮60秒時，支干道紅燈亮65秒。相反，支干道綠燈亮45秒時，主干道紅燈亮50秒。黃燈都為5秒，并且將黃燈亮時改為閃爍。</p><p><b>　　注意點：</b><

26、/p><p>　　在編譯時必須先將要編譯的文件置頂，否則有可能編譯的不是自己想要編譯的那個文件。</p><p>　　在模擬波形時，應該置入正確的狀態(tài)，確定時鐘的頻率以及終止時間，通過縮放來觀察波形圖。</p><p>　　在連接電路時應看清每個元件的接口，防止接錯。如總電路中的Q1N代表的是Q1的非，如果不注意的話就會連錯電路。</p><p>