數(shù)字系統(tǒng)課程設(shè)計----交通訊號燈控制器

1、<p><b>　　數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　課題名稱：交通訊號燈控制器</p><p><b>　　設(shè)計基本要求</b></p><p>　　1：能按主干道60秒、次干道20秒、過渡5秒的時間進行自動循環(huán)紅綠燈控制。</p><p>　　2：能顯示各道狀態(tài)的剩余時間。&l

2、t;/p><p>　　3：顯示控制：動態(tài)2位七段LED顯示，且要求穩(wěn)定無閃爍。</p><p><b>　　設(shè)計原理</b></p><p>　　交通信號燈自動控制器結(jié)構(gòu)圖如上所示。由設(shè)計要求可知，其電路狀態(tài)只可能有4個：主道通行、主道通行過渡、次道通行、次道通行過渡。分別定義為S0、S1、S2、S3。</p><p>　　

3、工作原理：在定時器的控制下電路將依次循環(huán)轉(zhuǎn)移電路狀態(tài)：主道通行→主道通行過渡→次道通行→次道通行過渡→主道通行→……，如此反復(fù)。本質(zhì)上是個時序邏輯電路，其電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)移不是在CP的直接作用下完成的，而是在不同的定時控制下完成的。其中從S0轉(zhuǎn)移到S1需要60秒，從S1轉(zhuǎn)移到S2以及從S3轉(zhuǎn)移到S0均需要5秒，而從S2轉(zhuǎn)移到S3則需要20秒的時間。</p><p>　　總的原理圖已經(jīng)設(shè)計出，接下就要在此基礎(chǔ)上把各個部

4、分的立即電路圖設(shè)計出來并加以合理的連接即可。</p><p><b>　　設(shè)計過程</b></p><p>　　交通信號燈自動控制器頂層邏輯圖</p><p>　　他有一個時序控制信號發(fā)生器control、一個BCD—七段譯碼器bcd_led、三個有使能控制的定時器counter60,counter20,counter5、一個狀態(tài)識別器iden

5、tity組成。</p><p>　　交通燈自動信號控制燈的設(shè)計主要分成三個部分：</p><p>　　時序控制信號發(fā)生器的設(shè)計</p><p>　　時序控制信號發(fā)生器control是整個系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)是在它的控制下進行工作的。它有3個深入信號和5個輸出信號。</p><p>　　定義Q1Q0： 00 01 11

6、 10</p><p>　　↓ ↓ ↓ ↓</p><p>　　S0 S1 S2 S3</p><p>　　有原理畫出時序控制信號發(fā)生器的狀態(tài)圖，根據(jù)狀態(tài)圖可列出時序控制信號發(fā)生器狀態(tài)轉(zhuǎn)移的真值表，再根據(jù)真值表畫出卡諾圖，化簡卡諾圖可得其狀態(tài)方程。由狀態(tài)方程再選用合適器件就可連接成時序信號發(fā)生器。

7、</p><p><b>　　其電路圖如下：</b></p><p>　　輸入——C60：60秒定時時間到信號，正脈沖；</p><p>　　C20；20秒定時時間到信號，正脈沖；</p><p>　　C5 ：5秒定時時間到信號，正脈沖。</p><p>　　輸出——E60：60秒定時器使能信號，

8、低有效。</p><p>　　E20：20秒定時器使能信號，低有效。</p><p>　　E5 ：5秒定時器使能信號，低有效。</p><p>　　BCD-七段顯示譯碼器的設(shè)計</p><p>　　BCD-七段顯示譯碼器模塊如圖：</p><p>　　該模塊有1個邏輯輸入信號和1個邏輯向量輸入消耗以及1個邏輯向量輸出信

9、號和3個邏輯輸出信號。邏輯向量深入信號為D[7..0]，它來自個減法計數(shù)器的計數(shù)輸出。</p><p>　　D[7..0]是3個計數(shù)器的總線輸出信號，每個計數(shù)器的輸出都具有三態(tài)功能。在Control的控制下，任意時刻這3個計數(shù)器只有一個是工作的，其輸出的數(shù)據(jù)作為Bcd_led模塊的數(shù)據(jù)輸入，另兩個計數(shù)器輸出為三態(tài)，所以顯示譯碼器的譯碼輸出的信號總是當(dāng)前工作計數(shù)器的輸出信號。</p><p>

10、;　　BCD-七段顯示譯碼器電路如圖：</p><p>　　說明：CS2和CS3總是為0的，添加CS2、CS3的目的只是為接線考慮</p><p><b>　　定時器的設(shè)計</b></p><p>　　系統(tǒng)中有模5、模20和模60三個計數(shù)器。其電路圖如下：</p><p><b>　　模60：</b>

11、;</p><p><b>　　模20：</b></p><p><b>　　模5：</b></p><p><b>　　狀態(tài)識別器的設(shè)計</b></p><p>　　狀態(tài)識別器identity的功能非常明確，就是識別電路的各個狀態(tài)，并按交通規(guī)則的要求完成對紅黃綠燈的點亮控制。

12、起模塊如下：</p><p>　　該模塊的輸入信號為Q1和Q0，輸出信號為主道紅黃綠燈控制信號R1，Y1，G1，次道紅黃綠燈控制信號R2，Y2，G2，輸出信號均為高有效。</p><p><b>　　其內(nèi)電路圖為：</b></p><p>　　作業(yè)中遇到的問題及解決辦法</p><p>　　封裝問題：在進行元件封裝時常常

13、會出現(xiàn)所列封裝在元件庫中找不到情況。并且很多元件不知道如何封裝。但通過同學(xué)的指導(dǎo)和自己翻閱圖書最終找到了解決的辦法。</p><p>　　編譯問題：在連接好整體電路圖后，編譯中又遇到了關(guān)于總線的問題，總先不能編譯進去，思索很久不得其門。最后在老師的幫助下才得以成功。</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)及心得</b></p><p>　　通過這

14、次作業(yè)，我們了解到了Altera軟件（主要是MAX+plusⅡ）的基本功能。讓我們了解到了從軟件設(shè)計到硬件成型的基本過程。對以后做SRTP項目有很大的幫助。</p><p>　　這次的作業(yè)我們參考了很多有關(guān)的書籍其中很多關(guān)于此設(shè)計的實例，那些奇妙的思維使我們望塵莫及，同時也深深的吸引著我們。我們發(fā)現(xiàn)自己更加喜歡上這門很具有現(xiàn)實作用的課程。</p><p>　　我們四個人在完成這次作業(yè)的過程