数字逻辑电路课程设计报告_交通灯控制器

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l 3.1 控制电路工作原理 l 3.2 控制电路设计原理4倒计时电路设计l 4.1具有同步置数功能的十进制减法计数器l 4.2主干道与支干道倒计时电路设计5倒计时电路设计l 5.1动态显示工作原理l 5.2动态显示及译码电路设计6总体电路设计l 6.1总体电路l 6.2电路工作说明7电路仿真调试l 7.1控制电路仿真调试l 7.2倒计时电路仿真调试l 7.3译码显示电路仿真调试l 7.4总体电路仿真调试 , 下载验

2、证 8改进意见及收获体会参考文献?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l 3.1 控制电路工作原理 l 3.2 控制电路设计原理4倒计时电路设计l 4.1具有同步置数功能的十进制减法计数器l 4.2主干道与支干道倒计时电路设计5倒计时电路设计l 5.1动态显示工作原理l 5.2动态显示及译码电路设计6总体电路设计l 6.1总体电路l 6.2电路工作说明7电路仿真调试l 7.1控制电路仿真调试l 7.2倒计时电路仿真调试l 7.3译码显示电路仿真调试l 7.

3、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l 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。 l 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G1Y1R1G2Y2R2S000100001S1010100

4、01S210001100S311001010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。l 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QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010l 4倒计时电

5、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)1100110001000011101110110011001010101010001000011001100100010000100010000000010010*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。

6、主干道预置数支干道预置数状态D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101l 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64个I/O口进展驱动，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展点亮显示。当点亮的频率即扫描频率不大时，人眼看到的是数码

7、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；将多个数码管的一样段接在一起，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 IS PORT( in_data:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);out_data:OUT STD_LOGIC

8、_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END bcd_7seg;ARCHITECTURE rtl of bcd_7seg ISBEGINPROCESS(in_data)BEGINCASE in_data ISWHEN "0000"=> out_data<="00111111"WHEN "0001"=>out_data<="00000110"WHEN "0010"=>out_data<="01011011"WHEN "0011

9、"=>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"

10、;=>out_data<="01111111"WHEN "1001"=>out_data<="01100111"WHEN OTHERS=>out_data<="00000000"END CASE;END PROCESS;END rtl;l 6.总体电路设计:6.1总体电路:6.2电路工作说明:l 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：l 改进意见及收获体会:l 参考文献:?数字电子技术?第二

11、版东南大学出版l 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。 l 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l 3.1 控制电路工作原理 l 3.2 控制电路设计原理4倒计时电路设计l 4.1具

12、有同步置数功能的十进制减法计数器l 4.2主干道与支干道倒计时电路设计5倒计时电路设计l 5.1动态显示工作原理l 5.2动态显示及译码电路设计6总体电路设计l 6.1总体电路l 6.2电路工作说明7电路仿真调试l 7.1控制电路仿真调试l 7.2倒计时电路仿真调试l 7.3译码显示电路仿真调试l 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l 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

13、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。 l 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。l 3控制电路设计3.1控制电路工作原理： 4状态循

14、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QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010l 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=DCBA现态次态CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)11001100010000111

15、01110110011001010101010001000011001100100010000100010000000010010*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D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101l 5. 倒计时电路设计 5.1动态显示工作

16、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口进展驱动，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展点亮显示。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；将多个数码管的一样段接在一起，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-7segLIBRA

17、RY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.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 ISBEGINPROCESS(in_data)BEGINCASE in_data ISWHEN "0000"=> out_data<=&

18、quot;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<="

19、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"E

20、ND CASE;END PROCESS;END rtl;l 6.总体电路设计:6.1总体电路:6.2电路工作说明:l 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：l 改进意见及收获体会:l 参考文献:?数字电子技术?第二版东南大学出版l 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。

21、 黄灯每秒闪亮一次。 l 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。l 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

22、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QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010l 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=DCBA现态次态CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)11001100010000111011101100110010101010100

23、01000011001100100010000100010000000010010*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D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101l 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

24、统的数码管驱动方式，则需要8个七段译码器和64个I/O口进展驱动，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展点亮显示。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；将多个数码管的一样段接在一起，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 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 ISBEGINPROCESS(in_data)