数电课设：交通灯课设

课课 程程 设设 计计 交通灯控制电路的设计交通灯控制电路的设计 班级班级 学号学号 学学 生生 姓姓 名名 指指 导导 教教 师师 1 一 概述一 概述 设计一交通灯控制电路 该电路由电源 时钟信号 计数电路 逻辑判断 电路和控制执行电路组成 其原理框图如图 1 所示 技术指标 1 电源输出电压为 5V 2 可以控制东南西北四个方向 每个方向控制时间为 60S 3 用红 黄 绿三种颜色分别表示停 注意和通行其中红 黄 绿时 间间隔为 2S 4 该控制电路具有自动和手动控制两种方式 满足特殊情况下交通管理 二二 方案论证方案论证 设计一个交通灯控制电路 能控制东西和南北两条干道的交通灯 功能包 括 1 控制电路 2 计数电路 3 分位电路 4 倒计时输出电路 交通灯亮灭时间关系如图 2 所示 绿灯亮 红灯亮黄灯亮 红灯亮 绿灯亮 东西 南北 时间 0293160 图 2 交通灯亮灭时间关系图 图 1 交通灯电路原理框图 电源 时钟 信号 计数 电路 逻辑判 断电路 灯 控制执 行电路 2 交通灯控制器原理如图 3 所示 三 电路设计三 电路设计 1 计数器计数器 针对此问题 计数器的计数范围为 0 59 分为 0 28 29 30 31 59 三部分 每来一个秒脉冲 使计数器加 1 直到计数器计到 59 后 当遇到下一个时钟上升 沿时回复到 0 开始下一轮计数 此外 当检测到特殊情况时 需要进行手动 控制使 Hold 1 此时计数器暂停计数 当系统出现故障或者想重新开始计 数时按下系统复位信号 RESET 可使计数器异步清零 计数器逻辑电路图如图 4 所示 计 数 器 控制器 Hold Clock Reset 时间值 控制红黄绿灯的 亮灭 时 间 倒 计 时 分位译码电路 七段译码管七段译码管 显示剩余时间 十位 显示剩余时间 个位 Hold 0 东西和南北两条 干道都为红灯亮 Hold 1 图 3 交通灯控制器原理图 图 4 计数器逻辑电路图 3 LIBRARY IEEE USE IEEE STD LOGIC 1164 ALL ENTITY jishu IS PORT clock IN STD LOGIC reset in std logic Hold in std logic countNum BuFFeR INTEGER RANGE 0 TO 59 END ARCHITECTURE behavior OF jishu IS BEGIN process reset Clock BEGIN IF Reset 1 THEN countNum 0 ELSIF rising edge Clock THEN IF Hold 1 then countNum countNum ELSE IF countNum 59 THEN countNum 0 ELSE countNum countNum 1 END IF END IF END IF END PROCESS END 2 2 控制器控制器 正常情况下 控制器的作用是根据计数器的计数值控制发光二极管的亮 灭 达到对东西和南北两条干道的交通控制 同时 将时间数值给传给分位译 码电路 当遇到紧急情况时 需要手动将 Hold 置成 1 此时控制东西和南北 的两条干道均点亮红灯二极管 控制器逻辑电路图如图 5 所示 4 图 5 控制器逻辑电路图 LIBRARY IEEE USE IEEE STD LOGIC 1164 ALL ENTITY kongzhi IS PORT Clock IN STD LOGIC Hold in std logic CountNum in INTEGER RANGE 0 TO 59 Num out INTEGER RANGE 0 TO 29 RedA GreenA YellowA out std logic RedB GreenB YellowB out std logic END ARCHITECTURE behavior OF kongzhi IS BEGIN process Clock BEGIN IF RISING edge Clock THEN IF Hold 1 THEN RedA 1 RedB 1 GreenA 0 GreenB 0 YellowA 0 YellowB 0 ELSIF CountNum 28 THEN Num 28 CountNum RedA 0 GreenA 1 5 YellowA 0 RedB 1 GreenB 0 YellowB 0 ELSIF CountNum 30 THEN Num 30 CountNum RedA 0 GreenA 0 YellowA 1 RedB 0 GreenB 0 YellowB 1 ELSE Num 59 CountNum RedB 0 GreenB 1 YellowB 0 RedA 1 GreenA 0 YellowA 20 THEN NumA 2 NumB 10 THEN NumA 1 NumB Numin 10 ELSE NumA 0 NumBsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutnull END CASE END PROCESS END 8 四 程序流程图四 程序流程图 1 计数器计数器 计数器程序流程图如图 8 所示 开始 Reset 1 countNum countNum Hold 1 countNum countNum 1 countNum 59 输入 Clock Reset Hold rising edge Clock countNum 0 Y N N Y N Y 图 8 计数器程序流程图 2 控制器控制器 控制器程序流程图如图 9 所示 10 输入 Clock Reset Hold Hold 1 RedA 1 RedB 1 GreenA 0 GreenB 0 YellowA 0 YellowB 0 CountNum 28 RedA 0 GreenA 1 YellowA 0 RedB 1 GreenB 0 YellowB 0 Num 28 CountNum CountNum 30 Num 30 CountNum RedA 0 GreenA 0 YellowA 1 RedB 0 GreenB 0 YellowB 1 Num 59 CountNum RedB 0 GreenB 1 YellowB 0 RedA 1 GreenA 0 YellowA 0 返回 RISING edge Clock RISING edge Clock CountNum 20 NumA 2 NumB 10 NumA 1 NumB Numin 10 Numin Numin 1 Numin Numin 1 NumA 0 NumB Numin Numin 0 返回 Y N N N Y Y 图 10 控制器程序流程图 12 4 数码管数码管 数码管程序流程图如图 11 所示 开始 when 0000 segoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutnull 返回 图 11 控制器程序流程图 五 结论五 结论 通过设计 当东西干道依次为红灯 29 秒 黄灯 2 秒 绿灯 29 秒 时 南北干道依次为绿灯 29 秒 黄灯 2 秒 红灯 29 秒 当出现紧急 情况时 将 Hold 置成 1 此时东西和南北两干道都亮红灯 当 Reset 置成 1 时 交通灯将重新计时 可以达到控制东西南北干道的功能 六 课设体会及合理化建议六 课设体会及合理化建议 通过这次交通灯控制器课程设计 我不仅加深了对交通灯理论的理解 将 理论很好地应用到解决实际问题中去 在这次设计中培养了我自学的能力 因 为对数电和模电只接触了半年 所以对一些原理和知识还不太了解 只能自己 通过上图书馆 网络寻找答案 这对我今后的学习与发展有很大的帮助 平时 13 在做数电实验时接触过 maxplusII 的软件 但只是一个个简单的程序 而在做这 个课程设计时 需要将这些程序加以改动并拼凑在一起 这就需要我对平时的 知识活学活用 而不是照搬 这对我创新能力的提高也有很大的帮助 课程设 计程序调试很重要 在编完各模块程序之后 首先要检查程序语句是否有错误 在没有错误之后可以进行波型仿真 若与题目要求的有出入 再查看程序 在运算逻辑上进行改进 通过这次课程设计 我发现了自己的不足之处 对以 前学的知识掌握的不够牢固 理解的不够深刻 需要经常翻书 最终 在老师 和同学的帮助下 不断的修改程序 终于达到了课程设计的要求 虽然 我顺 利的完成了这次课设 但我认为我设计的交通灯控制器的功能仍有待完善和改 进 例如当遇到紧急情况时 可以任意控制东西和南北两条干道交通灯的颜色 而不是只能是红灯 当黄灯亮时 可以闪烁以提醒司机注意等等 以后 我会 对这个程序加以改进 参考文献参考文献 1 童诗白 华成英主编者 模拟电子技术基础 M 北京 高等教育出版 社 2008 年 2 谭博学主编 集成电路原理与应用 M 北京 电子工业出版社 2006 年 3 谢自美主编 电子线路设计 实验 测试 M 武昌 华中科技大学出版 社 1992 年 4 戴伏生主编 基础电子电路设计与实践 M 北京 国防工业出版社 2007 年 5 张庆双 主编 全新实用电路集粹 上 下册 M 北京 机械工业出版社 2008 年 14 附录附录 I 总逻辑电路图总逻辑电路图 总逻辑电路图如图 12 所示 15 附录附录 II 波形仿真图波形仿真图 1 Hold 0 Reset 0 时的波形如图 13 a b c