数字逻辑电路课程设计 交通灯控制器

题    目：   交通灯控制器的设计 

专    业：   计算机科学与技术   

班    级：                      

学    号：                      

姓    名：                      

指导教师：                      

完成日期：                      

目录:

  ○1设计任务及要求

  ○2 总体控制方案

  ○3控制电路设计

●3.1 控制电路工作原理        

●3.2 控制电路设计原理

  ○4倒计时电路设计

●4.1具有同步置数功能的十进制减法计数器

●4.2主干道与支干道倒计时电路设计

○5倒计时电路设计

●5.1动态显示工作原理

●5.2动态显示及译码电路设计

○6总体电路设计

●6.1总体电路

●6.2电路工作说明

○7电路仿真调试

●7.1控制电路仿真调试

●7.2倒计时电路仿真调试

●7.3译码显示电路仿真调试

●7.4总体电路仿真调试 , 下载验证 

○8改进意见及收获体会

○参考文献

●1设计任务及要求

     设计一个用于十字路口的交通灯控制器。能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态。

具有倒计时功能。用两组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示，主干道每次放行（绿灯）60秒，支干道每次放行（绿灯）45秒，在每次由绿灯变成红灯的转换过程中，要亮黄灯5秒作为过渡。          

黄灯每秒闪亮一次。 

●2总体控制方案

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：   

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，同时也可产生同步置数信号，将下一状态的计数初值置入计数器。

●3控制电路设计

3.1控制电路工作原理：

   4状态循环实现：

主干道和支干道信号灯的实现：

采用4位二进制计数器74161实现控制器的四个状态循环。当倒计时计数值为01时T1=1，作为7161的计数使能信号。

3．2控制电路设计原理：

●4倒计时电路设计

4.1：具有同步置数功能的十进制减法计数器：

由具有同步置数功能的十进制减法计数器实现。

LDN=1时： 通过卡诺图分别求解驱动方程D3D2D1D0

LDN=0时： D3D2D1D0=DCBA

=>

2.再将两片及联实现2为二进制减法计数器：

4.2主干道与支干道倒计时电路设计

当主干道或支干道减法计数器为01时，产生同步置数信号，将下一状态计数初值置入。

●5. 倒计时电路设计 

5.1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个七段译码器和个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。

共阴极数码管：将每个数码管的公共端（阴极）分别接三-八译码器的输出，三-八译码器的输入为位选信号；将多个数码管的相同段接在一起，作为段码输入端。

5.2动态显示及译码电路设计:

七段译码：

--bcd-7seg

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_11.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

ENTITY bcd_7seg IS

   PORT(

        in_data:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

        out_data:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)

        );

END bcd_7seg;

ARCHITECTURE rtl of bcd_7seg IS

BEGIN

PROCESS(in_data)

BEGIN

 CASE in_data IS

    WHEN "0000"=> out_data<="00111111";

    WHEN "0001"=>out_data<="00000110";

WHEN "0010"=>out_data<="01011011";

WHEN "0011"=>out_data<="01001111";

WHEN "0100"=>out_data<="01100110";

WHEN "0101"=>out_data<="01101101";

WHEN "0110"=>out_data<="01111100";

WHEN "0111"=>out_data<="00000111";

WHEN "1000"=>out_data<="01111111";

WHEN "1001"=>out_data<="01100111";

WHEN OTHERS=>out_data<="00000000";

END CASE;

END PROCESS;

END rtl;

●6.总体电路设计:

6.1总体电路:

6.2电路工作说明:

●7电路仿真调试:

7.1控制电路仿真调试：

7.2倒计时电路仿真调试：

7.3译码显示电路仿真调试：

7.4总体电路仿真调试，下载验证：

●改进意见及收获体会:

这次设计交通灯控制器历时1个多星期，由于使用的是我没有用过的maxplus2软件，所以在使用时无法熟练的运用其各项功能，为此也消耗了不少时间。所以在做一件事情的时候还是要先把使用工具研究透彻，才能跟好的服务于研究。所幸在最终还是比较满意的完成了这次课程设计，自己也对这门课程也有了更多的实践经验，纸上谈兵终究是不够的，多实践才能出真知。

●参考文献:

《数字电子技术》（第二版）东南大学出版社出版