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1、 数字逻辑电路课 程 设 计 报 告课程设计名称： 交通灯控制器的设计 系 别： 三系 学生姓名： 缪广东 班 级： 10计本一 学 号： 20100303130 成 绩： 指导教师： 秦玉龙 开课时间： 2011-2012学年第一学期一 设计题目交通信号灯控制器的设计二 主要内容功能要求：（1）设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红绿黄LED做信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。（2） 主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路（3）每次由绿灯转换为红灯时，要亮5秒黄灯作为过度，使行驶中的车辆有时
2、间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。1.总体设计方案 控制器倒计时计数器显示扫描、译码数码管红绿灯交通灯控制器的功能框图时钟 (1)设主干道绿灯、黄灯、红灯分别为G1、Y1、R1；支干道绿灯、黄灯、红灯分别为G2、Y2、R2，并且均用0表示灭，1表示亮，则交通灯有如下四种输出状态： (2)主干道倒计时显示： 60-01-05- -01-50- -06-05- -01支干道倒计时显示： 65-06-05- -01-45- -01-05- -01通过以上观察可发现： 当主干道或者支干道的倒计时计数值为01时，控制器将从当前状态转入下一个状态。因此，计数值01可作为控制器状态转换的条件，同时也可
3、产生同步置数信号，将下一状态的计数初值置入计数器。2.控制电路设计 2.1 控制电路工作原理(1).4状态循环的实现(2).主干道和支干道信号灯的实现S0S1S2S3T1=1T1=1T1=1T1=1T1=0T1=0T1=0T1=0 1.采用4位二进制计数器74161实现控制器的四个状态循环。2.当倒计时计数值为01时T1=1，作为7161的计数 使能信号主干道T1支干道T1161的EN2.2控制电路设计过程控制电路电路设计图3 倒计时电路设计 3.1具有同步置数功能的十进制减法计数器设计 (1).由具有同步置数功能的十进制减法计数器实现。 (2).将2片级联实现2位十进制减法计数器。 (3).
4、当主干道或者支干道减法计数器值为01时，产生同步置数信号，将下一 状态计数初值置入。 （一）具有同步置数功能的十进制减法计数器LDN=1时：通过卡诺图分别求解驱动方程D3D2D1D0LDN=0时： D3D2D1D0=DCBA3.2主干道和支干道倒计时电路设计具有同步置数功能的十进制减法计数器的电路设计图（二）2片级联实现2位十进制减法计数器的电路设计图（三）当主干道或者支干道减法计数器值为01时，产生同步置数信号，将下一状态计数初值置入主干道、支干道倒计时电路图4.译码显示电路设计 4.1动态显示工作原理EDA实验板上一共有8个数码管，如果按照传统的数码管驱动方式，则需要8个七段译码器和64个
5、I/O口进行驱动，这样就会浪费大量的资源。所以最常见的数码管驱动电路为动态扫描显示。数码扫描显示原理：利用人眼的视觉暂留效应，把多个数码管按一定顺序进行点亮（显示）。当点亮的频率（即扫描频率）不大时，人眼看到的是数码管一个个的依次点亮，然而扫描频率足够大时，看到的不再是一个一个的点亮，而是全部同时点亮。4.2动态显示及译码电路设计的电路图七段译码-bcd-7segLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY bcd_7seg IS PORT( in_data:IN STD_LOGIC_V
6、ECTOR(3 DOWNTO 0); out_data:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END bcd_7seg;ARCHITECTURE rt1 of bcd_7seg ISBEGINPROCESS(in_data)BEGIN CASE in_data ISWHEN 0000=out_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_data=00000000;END CASE;END PROCESS;END rt1;5.总体电路设计 5.1总体
7、电路图5.2电路工作说明元件2位十进制计数器元件十进制计数器元件控制电路元件动态显示元件MUX2元件bcd-7seg6 电路仿真调试 6.1控制电路仿真调试控制元件仿真电路图仿真波形图 6.2倒计时电路仿真调试 十进制计数器元件仿真电路图仿真波形图2位十进制计数器元件仿真电路图仿真波形图 6.3译码显示电路仿真调试译码显示元件仿真电路图仿真波形图7. 改进意见及收获体会 一开始按照实验课本上的倒计时电路图实现功能后，发现计数器的计时功能不符合要求。于是根据状态图将主干道、支干道又重新置数，使主干道绿灯亮60秒时，支干道红灯亮65秒。相反，支干道绿灯亮45秒时，主干道红灯亮50秒。黄灯都为5秒，
8、并且将黄灯亮时改为闪烁。注意点：1. 在编译时必须先将要编译的文件置顶，否则有可能编译的不是自己想要编译的那个文件。2. 在模拟波形时，应该置入正确的状态，确定时钟的频率以及终止时间，通过缩放来观察波形图。3. 在连接电路时应看清每个元件的接口，防止接错。如总电路中的Q1N代表的是Q1的非，如果不注意的话就会连错电路。4. 在编译七段译码时应该注意代码输入的大小写以及符号的输入，确保能够实现功能。 一学期的数字电路的学习已经结束，在数字电路的学习过程中我学会了很多关于数字电路的逻辑关系，各种元件的逻辑功能。感觉数字电路是一门逻辑性很强的科目，对于我对电路的认识做了很大的贡献，也为以后专业知识的学习打下了很好的基础。
数字电路课程设计交通灯控制器的设计
