數(shù)字系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)----交通訊號(hào)燈控制器

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

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

3、工作原理：在定時(shí)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(guò)渡→次道通行→次道通行過(guò)渡→主道通行→……，如此反復(fù)。本質(zhì)上是個(gè)時(shí)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(shí)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(shí)間。</p><p>　　總的原理圖已經(jīng)設(shè)計(jì)出，接下就要在此基礎(chǔ)上把各個(gè)部

4、分的立即電路圖設(shè)計(jì)出來(lái)并加以合理的連接即可。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p>　　交通信號(hào)燈自動(dòng)控制器頂層邏輯圖</p><p>　　他有一個(gè)時(shí)序控制信號(hào)發(fā)生器control、一個(gè)BCD—七段譯碼器bcd_led、三個(gè)有使能控制的定時(shí)器counter60,counter20,counter5、一個(gè)狀態(tài)識(shí)別器iden

5、tity組成。</p><p>　　交通燈自動(dòng)信號(hào)控制燈的設(shè)計(jì)主要分成三個(gè)部分：</p><p>　　時(shí)序控制信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)序控制信號(hào)發(fā)生器control是整個(gè)系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)是在它的控制下進(jìn)行工作的。它有3個(gè)深入信號(hào)和5個(gè)輸出信號(hào)。</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(shí)序控制信號(hào)發(fā)生器的狀態(tài)圖，根據(jù)狀態(tài)圖可列出時(shí)序控制信號(hào)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(jiǎn)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(shí)序信號(hào)發(fā)生器。

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

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

9、號(hào)和3個(gè)邏輯輸出信號(hào)。邏輯向量深入信號(hào)為D[7..0]，它來(lái)自個(gè)減法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸出。</p><p>　　D[7..0]是3個(gè)計(jì)數(shù)器的總線輸出信號(hào)，每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出都具有三態(tài)功能。在Control的控制下，任意時(shí)刻這3個(gè)計(jì)數(shù)器只有一個(gè)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(gè)計(jì)數(shù)器輸出為三態(tài)，所以顯示譯碼器的譯碼輸出的信號(hào)總是當(dāng)前工作計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)。</p><p>

10、;　　BCD-七段顯示譯碼器電路如圖：</p><p>　　說(shuō)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(shí)器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)中有模5、模20和模60三個(gè)計(jì)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(shí)別器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　狀態(tài)識(shí)別器identity的功能非常明確，就是識(shí)別電路的各個(gè)狀態(tài)，并按交通規(guī)則的要求完成對(duì)紅黃綠燈的點(diǎn)亮控制。

12、起模塊如下：</p><p>　　該模塊的輸入信號(hào)為Q1和Q0，輸出信號(hào)為主道紅黃綠燈控制信號(hào)R1，Y1，G1，次道紅黃綠燈控制信號(hào)R2，Y2，G2，輸出信號(hào)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(wèn)題及解決辦法</p><p>　　封裝問(wèn)題：在進(jìn)行元件封裝時(shí)常常

13、會(huì)出現(xiàn)所列封裝在元件庫(kù)中找不到情況。并且很多元件不知道如何封裝。但通過(guò)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(wèn)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(wèn)題，總先不能編譯進(jìn)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(jì)小結(jié)及心得</b></p><p>　　通過(guò)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(jì)到硬件成型的基本過(guò)程。對(duì)以后做SRTP項(xiàng)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(jì)的實(shí)例，那些奇妙的思維使我們望塵莫及，同時(shí)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(shí)作用的課程。</p><p>　　我們四個(gè)人在完成這次作業(yè)的過(guò)程