數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)-- 交通信號(hào)控制器

1、<p><b>　　數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　交通信號(hào)控制器</b></p><p><b>　　網(wǎng)101 </b></p><p><b>　　交通信號(hào)控制器</b></p><p><b>　　一．簡(jiǎn)要說

2、明</b></p><p>　　假設(shè)某個(gè)十字路口是由一條主干道和一條次干道匯合而成，在每個(gè)方向設(shè)置了紅，黃，綠三種信號(hào)燈?？紤]到主，次干道車輛數(shù)量不同，主干道每次放行時(shí)間較長(zhǎng)，次干道每次放行時(shí)間較短。當(dāng)綠燈轉(zhuǎn)換成紅燈時(shí)，黃燈需要亮一小段時(shí)間作為信號(hào)過渡，以便車輛有時(shí)間?？康浇咕€以外。</p><p><b>　　二．任務(wù)和要求</b></p>

3、<p>　　1.在十字路口的兩個(gè)方向上各設(shè)一組紅，綠，黃燈；顯示順序?yàn)槠渲幸粋€(gè)方向是綠燈，黃燈，紅燈；另一個(gè)方向是紅燈，黃燈，綠燈。</p><p>　　2.設(shè)主，次干道放行的時(shí)間分別為45S和25S，過渡時(shí)間為5S。</p><p>　　3.可選用EDA-V實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　三．設(shè)計(jì)思路</b>&

4、lt;/p><p><b>　　<1>總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　將主次干道的通行狀態(tài)劃分成四種狀態(tài)，用J-K觸發(fā)器做成控制器，控制器在激勵(lì)信號(hào)的作用下在此四種工作狀態(tài)循環(huán)，其中的激勵(lì)信號(hào)由對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器（COUNTER）產(chǎn)生，如在主干道放行時(shí)（此時(shí)主干道綠燈，次干道紅燈），由COUNTER45計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，產(chǎn)生以及激勵(lì)信號(hào)反饋到控制器的CP處，

5、則控制器在激勵(lì)信號(hào)的作用下轉(zhuǎn)換到下一工作狀態(tài)，將控制器的兩個(gè)輸出Q0，Q1引入到74LS138譯碼器輸入端A，B中，每個(gè)控制器產(chǎn)生的控制狀態(tài)經(jīng)過譯碼器的作用，在74LS138譯碼器的輸出端對(duì)應(yīng)的Y0N，Y1N，Y2N，Y3N，四個(gè)輸出端中有且僅有一個(gè)低電平，如控制端Q0=0，Q1=0輸入74LS138時(shí)，Y0N=0，Y1N=1，Y2N=1，Y3N=1，則在整個(gè)工作循環(huán)狀態(tài)中，每種工作狀態(tài)僅對(duì)應(yīng)一個(gè)低電平，則可以由此低電平作為激勵(lì)信號(hào)來控

6、制四種工作狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器工作與否，如控制端Q0=0，Q1=0輸入74LS138時(shí)，Y0N=0，Y1N=1，Y2N=1，Y3N=1，將每個(gè)74LS138信號(hào)輸出信號(hào)取反后作為計(jì)時(shí)器的激勵(lì)信號(hào)后，只有Y０N＝１激勵(lì)的COUNTER45啟動(dòng)。在計(jì)時(shí)器的整個(gè)計(jì)時(shí)期間，用計(jì)時(shí)器對(duì)</p><p><b>　　<2>控制器設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）主

7、干車道綠燈亮，次干車道紅燈亮。表示主干車道上的車輛允許通行，次干車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間隔45S時(shí)，計(jì)時(shí)器（COUNTER45）發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，控制器轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 </p><p>　?。?）主干車道黃燈亮，次干車道紅燈亮。表示主干車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，次干車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔5S時(shí)，計(jì)時(shí)器（COUNTER５Ｓ）發(fā)出激勵(lì)信號(hào)ST，控制器轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)

8、。 </p><p>　?。?）主干車道紅燈亮，次干車道綠燈亮。表示主干車道禁止通行，次干車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔25S時(shí)，計(jì)時(shí)器（COUNTER25）發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，控制器轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 </p><p>　?。?）主干車道紅燈亮，次干車道黃燈亮。表示主干車道禁止通行，次干車道上，未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔５Ｓ時(shí)，控計(jì)時(shí)

9、器（COUNTER5）發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。 </p><p>　　交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如下表所示，控制器應(yīng)送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號(hào)。為簡(jiǎn)便起見，把燈的代號(hào)和燈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)合二為一，并作如下規(guī)定： </p><p>　

10、　控制器工作狀態(tài)及功能 </p><p>　　由此，可以由兩個(gè)J—K觸發(fā)器設(shè)計(jì)出控制器，控制器如下：</p><p>　　其中，CLK為計(jì)數(shù)器器提供的激勵(lì)信號(hào)，Q0和Q1的四種組合對(duì)應(yīng)上表中的四種控制狀態(tài)。</p><p><b>　　<3>譯碼器設(shè)計(jì)</b></p><p>　　譯碼器的作用是將Q0，Q1產(chǎn)

11、生的四種工作狀態(tài)翻譯成對(duì)應(yīng)四種狀態(tài)的計(jì)時(shí)器的激勵(lì)信號(hào)。四種工作工作狀態(tài)與計(jì)時(shí)器激勵(lì)信號(hào)的關(guān)系如下表所示</p><p>　　故將Q0，Q1輸入74LS138的A，B中，將其對(duì)應(yīng)的輸出Y0N，Y1N，Y2N，Y3N取反后即可作為激勵(lì)信號(hào)分別激勵(lì)對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器。</p><p><b>　　<4>計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　

12、在本控制系統(tǒng)中共需要3種計(jì)時(shí)器，分別為5S計(jì)時(shí)器（COUNTER５），２５S計(jì)時(shí)器（COUNTER25），45S計(jì)時(shí)器（COUNTER45），可由74LS163來實(shí)現(xiàn)，74LS161的功能表如下：</p><p>　　則可以實(shí)現(xiàn)所有計(jì)時(shí)器。</p><p><b>　　COUNTER5</b></p><p><b>　　COUNTE

13、R25</b></p><p><b>　　COUNTER45</b></p><p><b>　　最終的原理圖如下</b></p><p><b>　　四．軟件仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　五．心得體會(huì)</b></p&g

14、t;<p>　　進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì)時(shí)比較困難，需要考慮問題比較多，如在計(jì)時(shí)器激勵(lì)時(shí)使用時(shí)鐘信號(hào)和譯碼信號(hào)的與進(jìn)行激勵(lì)，但在進(jìn)行仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)控制狀態(tài)1，控制狀態(tài)2正常，但從第一個(gè)周期的控制狀態(tài)3開始，后面的狀態(tài)進(jìn)行工作時(shí)發(fā)現(xiàn)同時(shí)有兩個(gè)計(jì)時(shí)器工作。經(jīng)過分析認(rèn)為可能的原因有1，時(shí)間間隔較短，激勵(lì)信號(hào)延遲；2，冒險(xiǎn)現(xiàn)象造成。</p><p>　　將間隔時(shí)間增大后，仿真結(jié)果沒有變化，由此推斷是由冒險(xiǎn)現(xiàn)象造成。<

15、;/p><p>　　在控制計(jì)數(shù)器在使用時(shí)鐘信號(hào)和譯碼器信號(hào)的與作為激勵(lì)信號(hào)的同時(shí)，用譯碼器信號(hào)控制每個(gè)74LS161的LDN端，保證在非某計(jì)時(shí)器工作期間由于冒險(xiǎn)現(xiàn)象啟動(dòng)了該計(jì)時(shí)器。另外，在設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器COUNTER45時(shí)在進(jìn)行復(fù)位信號(hào)的選取時(shí)僅選取了第二片74LS161的QB，第一片74LS161的QD，QC，QA，如下圖所示，造成當(dāng)計(jì)數(shù)器到達(dá)２９時(shí)即復(fù)位</p><p>　　造成此顯現(xiàn)的原因是