数字逻辑课程设计-- 交通信号控制器.docx

数字逻辑课程设计 交通信号控制器 网101 交通信号控制器一简要说明 假设某个十字路口是由一条主干道和一条次干道汇合而成，在每个方向设置了红，黄，绿三种信号灯。考虑到主，次干道车辆数量不同，主干道每次放行时间较长，次干道每次放行时间较短。当绿灯转换成红灯时，黄灯需要亮一小段时间作为信号过渡，以便车辆有时间停靠到禁止线以外。二任务和要求 1.在十字路口的两个方向上各设一组红，绿，黄灯；显示顺序为其中一个方向是绿灯，黄灯，红灯；另一个方向是红灯，黄灯，绿灯。 2.设主，次干道放行的时间分别为45s和25s，过渡时间为5s。 3.可选用eda-v实验箱进行硬件实现。三设计思路总体设计 将主次干道的通行状态划分成四种状态，用j-k触发器做成控制器，控制器在激励信号的作用下在此四种工作状态循环，其中的激励信号由对应的计时器（counter）产生，如在主干道放行时（此时主干道绿灯，次干道红灯），由counter45计数，当计数结束时，产生以及激励信号反馈到控制器的cp处，则控制器在激励信号的作用下转换到下一工作状态，将控制器的两个输出q0，q1引入到74ls138译码器输入端a，b中，每个控制器产生的控制状态经过译码器的作用，在74ls138译码器的输出端对应的y0n，y1n，y2n，y3n，四个输出端中有且仅有一个低电平，如控制端q0=0，q1=0输入74ls138时，y0n=0，y1n=1，y2n=1，y3n=1，则在整个工作循环状态中，每种工作状态仅对应一个低电平，则可以由此低电平作为激励信号来控制四种工作状态所对应的计时器工作与否，如控制端q0=0，q1=0输入74ls138时，y0n=0，y1n=1，y2n=1，y3n=1，将每个74ls138信号输出信号取反后作为计时器的激励信号后，只有yn激励的counter45启动。在计时器的整个计时期间，用计时器对应的输出端控制主，次干道所对应的灯亮与否，当计时结束时，产生激励信号使计时器归零，同时激励控制器转换到下一个工作状态。控制器设计 （1）主干车道绿灯亮，次干车道红灯亮。表示主干车道上的车辆允许通行，次干车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔45s时，计时器（counter45）发出激励信号，控制器转到下一工作状态。 （2）主干车道黄灯亮，次干车道红灯亮。表示主干车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，次干车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔5s时，计时器（counter）发出激励信号st，控制器转到下一工作状态。 （3）主干车道红灯亮，次干车道绿灯亮。表示主干车道禁止通行，次干车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔25s时，计时器（counter25）发出激励信号，控制器转到下一工作状态。 （4）主干车道红灯亮，次干车道黄灯亮。表示主干车道禁止通行，次干车道上，未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔时，控计时器（counter5）发出激励信号，系统又转换到第（1）种工作状态。 交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用s0、s1、s3、s2表示，则控制器的工作状态及功能如下表所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定： 控制器工作状态及功能 控制状态信号灯状态信号灯时间车道运行状态00主绿，次红45秒主干道通行，次干道禁止通行01主黄，次红 5秒主干道缓行，次干道禁止通行10主红，次绿 25秒主干道禁止通行，次干道通行11主红，次黄 5秒主干道禁止通行，次干道通行 由此，可以由两个jk触发器设计出控制器，控制器如下：其中，clk为计数器器提供的激励信号，q0和q1的四种组合对应上表中的四种控制状态。译码器设计译码器的作用是将q0，q1产生的四种工作状态翻译成对应四种状态的计时器的激励信号。四种工作工作状态与计时器激励信号的关系如下表所示计时器控制状态counter45counter5counter25counter5001000010100100010110001故将q0，q1输入74ls138的a，b中，将其对应的输出y0n，y1n，y2n，y3n取反后即可作为激励信号分别激励对应的计时器。计时器的设计 在本控制系统中共需要3种计时器，分别为5s计时器（counter），s计时器（counter25），45s计时器（counter45），可由74ls163来实现，74ls161的功能表如下：则可以实现所有计时器。counter5counter25counter45最终的原理图如下四软件仿真结果五心得体会 进行综合性设计时比较困难，需要考虑问题比较多，如在计时器激励时使用时钟信号和译码信号的与进行激励，但在进行仿真时发现控制状态1，控制状态2正常，但从第一个周期的控制状态3开始，后面的状态进行工作时发现同时有两个计时器工作。经过分析认为可能的原因有1，时间间隔较短，激励信号延迟；2，冒险现象造成。将间隔时间增大后，仿真结果没有变化，由此推断是由冒险现象造成。在控制计数器在使用时钟信号和译码器信号的与作为激励信号的同时，用译码器信号控制每个74ls161的ldn端，保证在非某计时器工作期间由于冒险现象启动了该计时器。另外，在设计计时器counter45时在进行复位信号的选取时仅选取了第