數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)---交通燈控制器的設(shè)計(jì)

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

2、 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　成 績： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　開課時(shí)間： 2011-201

3、2學(xué)年第一學(xué)期</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　交通信號燈控制器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　主要內(nèi)容</b></p><p><b>　　功能要求：</b></p><p>　　（1）設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)入口處設(shè)置紅綠黃LED做信號燈，用傳感器或邏輯開關(guān)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(shè)立45秒、25秒計(jì)時(shí)、顯示電路</p><p>　?。?）每次由綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈時(shí)，要亮5秒黃燈作為過度，使行駛中的車輛有時(shí)間停到禁行線外，設(shè)立5秒計(jì)時(shí)、顯示電路。</p><p

5、><b>　　1.總體設(shè)計(jì)方案 </b></p><p>　　(1)設(shè)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(jì)時(shí)顯示：</p><p>　　60->……->01->05->

6、;… …->01->50->… …->06->05->… …->01</p><p><b>　　支干道倒計(jì)時(shí)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(dāng)主干道或者支干道的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)值為01時(shí)，控制器將從當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)入下一個(gè)狀態(tài)。因此，計(jì)數(shù)值01可作為控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件，同時(shí)也可產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一狀態(tài)的計(jì)數(shù)初值置入計(jì)數(shù)器。</p><p><b>　　2.控制電路設(shè)計(jì) </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(shí)現(xiàn)</p><p>　　(2).主干道和支干道信號燈的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　1.采用4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161實(shí)現(xiàn)控制器的四個(gè)狀態(tài)循環(huán)。</p><p>　　2.當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)計(jì)數(shù)值為01時(shí)T1=1，作為7161的計(jì)數(shù) 使能信號</p><p>　　2.2控制電路設(shè)計(jì)過

9、程</p><p><b>　　控制電路電路設(shè)計(jì)圖</b></p><p><b>　　3 倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)</p><p>　　(1).由具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　(

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

11、1D0=DCBA</p><p>　　3.2主干道和支干道倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的電路設(shè)計(jì)圖</p><p>　?。ǘ?片級聯(lián)實(shí)現(xiàn)2位十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的電路設(shè)計(jì)圖</p><p>　?。ㄈ┊?dāng)主干道或者支干道減法計(jì)數(shù)器值為01時(shí)，產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一狀態(tài)計(jì)數(shù)初值置入</p>

12、<p>　　主干道、支干道倒計(jì)時(shí)電路圖</p><p>　　4.譯碼顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1動態(tài)顯示工作原理</p><p>　　EDA實(shí)驗(yàn)板上一共有8個(gè)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(gè)七段譯碼器和64個(gè)I/O口進(jìn)行驅(qū)動，這樣就會浪費(fèi)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(yīng)，把多個(gè)數(shù)碼管按一定順序進(jìn)行點(diǎn)亮（顯示）。當(dāng)點(diǎn)亮的頻率（即掃描頻率）不大時(shí)，人眼看到的是數(shù)碼管一個(gè)個(gè)的依次點(diǎn)亮，然而掃描頻率足夠大時(shí)，看到的不再是一個(gè)一個(gè)的點(diǎn)亮，而是全部同時(shí)點(diǎn)亮。</p><p>　　4.2動態(tài)顯示及譯碼電路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)</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(jì)時(shí)電路仿真調(diào)試</p><p>　　十進(jìn)制計(jì)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(jìn)制計(jì)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(jìn)意見及收獲體會 </p><p>　　一開始按照實(shí)驗(yàn)課本上的倒計(jì)時(shí)電路圖實(shí)現(xiàn)功能后，發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)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(shí)，支干道紅燈亮65秒。相反，支干道綠燈亮45秒時(shí)，主干道紅燈亮50秒。黃燈都為5秒，并且將黃燈亮?xí)r改為閃爍。</p><p><b>　　注意點(diǎn)：</b><

26、/p><p>　　在編譯時(shí)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(gè)文件。</p><p>　　在模擬波形時(shí)，應(yīng)該置入正確的狀態(tài)，確定時(shí)鐘的頻率以及終止時(shí)間，通過縮放來觀察波形圖。</p><p>　　在連接電路時(shí)應(yīng)看清每個(gè)元件的接口，防止接錯(cuò)。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(cuò)電路。</p><p>