1、数字电子技术基础课程设计题 目： 交通灯控制器的设计 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 02 学 号： 201003050501 姓 名： 孔垂志 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
2、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
3、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：状态 G1Y1R1 G2Y2R2S0 00 100 001S1 01 010 001S2 10 001 100S3 11 001 010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。32 控制电路设计原理：状态 QBQA G1Y1
4、R1 G2Y2R2S0 00 100 001S1 01 010 001S2 10 001 100S3 11 001 010 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 D3D2D1D0LDN=0 时： D3D2D1D0=DCBA1011 23232232 010BABABABAGQmYYRYYQm现态 次态CP LDN Q3Q2Q1Q0 Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)1001 10001000 01110111 01100110 01010101 01000100 00110011
5、00100010 00010001 000010000 10010 XXXX 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。主干道预置数 支干道预置数状态 D7D6D5D4 D3D2D1D0 D7D6D5D4 D3D2D1D0S0 00 0000 0101 0000 0101S1 01 0101 0000 0100 0101S2 10 0000 0101 0000 0101S3 11 1110 0000 0110 0101 5. 倒计时电路设计 5.1 动态显示工作原
6、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 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
7、译码：-bcd-7segLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY bcd_7seg ISPORT(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 ISBEGINPROCESS(in_data)BEGINCASE in_data ISWHEN “0000“= out_dataout_dat
8、aout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_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
