数字逻辑电路课程设计交通灯控制器综述

1、数字逻辑电路课程设计题目： 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数字逻辑

2、电路课程设计题目： 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

3、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：状态G1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010通

4、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32 控制电路设计原理：状态QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010G1 QB QA m0 Y0Y1

5、QB QA m1 Y1R1 QB QA QB QA m2 m3 Y2 Y3G2 QB QA m2 Y2Y2 QB QA m3 Y3R2 QB QA QB QA m0 m1 Y0 Y14 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=DCBA现态次态CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)110011000100001110111011001100101010101000100001100110010001000010001

6、0000000010010XXXXDCBA2. 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D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S31111100000011001015. 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

7、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 :七段译码：-bcd-7segLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD

8、_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_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout

9、_dataout_dataout_dataout_dataout_data c：BCD.7SEG4MBBBHBmiMM XW.&AT A( 3. . VT.ATA( 3. . 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参考文献 :数字电子技术 （第二版）东南大学出版社出版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

10、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 总体控制方案数字逻辑电路课程设计题目： 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

11、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

12、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：状态G1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010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

13、，作为 7161 的计数使能信号。S000100001S101010001S210001100S311001010G1 QB QA m0 Y0Y1 QB QA m1 Y1R1 QB QA QB QA m2 m3 Y2 Y3G2 QB QA m2 Y2Y2 QB QA m3 Y3R2 QB QA QB QA m0 m1 Y0 Y14 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=DCBA现态次态CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2

14、D1D0)1001100010000111011101101011001010101010001000011001100100010000100010000000010010XXXXDCBA=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D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100

15、1015. 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 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

16、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-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)BEGINCAS

17、E in_data ISWHEN 0000= out_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_dataout_data c：BCD.7SEG4MBBBHBmiMM XW.&AT A( 3. . VT.ATA( 3. . 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参考文献 :数字电子技术 （第二版）东南大学出版社出

18、版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：状态G1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S

19、311001010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32 控制电路设计原理：状态QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010G1 QB Q

20、A m0 Y0Y1 QB QA m1 Y1R1 QB QA QB QA m2 m3 Y2 Y3G2 QB QA m2 Y2Y2 QB QA m3 Y3R2 QB QA QB QA m0 m1 Y0 Y14 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=DCBA现态次态CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)11001100010000111011101100110010101010100010000110011001000

21、10000100010000000010010XXXXDCBA2. 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D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S31111100000011001015. 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 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