數(shù)字邏輯課程設計-- 交通信號控制器

1、<p><b>　　數(shù)字邏輯課程設計</b></p><p><b>　　交通信號控制器</b></p><p><b>　　網101 </b></p><p><b>　　交通信號控制器</b></p><p><b>　　一．簡要說

2、明</b></p><p>　　假設某個十字路口是由一條主干道和一條次干道匯合而成，在每個方向設置了紅，黃，綠三種信號燈。考慮到主，次干道車輛數(shù)量不同，主干道每次放行時間較長，次干道每次放行時間較短。當綠燈轉換成紅燈時，黃燈需要亮一小段時間作為信號過渡，以便車輛有時間?？康浇咕€以外。</p><p><b>　　二．任務和要求</b></p>

3、<p>　　1.在十字路口的兩個方向上各設一組紅，綠，黃燈；顯示順序為其中一個方向是綠燈，黃燈，紅燈；另一個方向是紅燈，黃燈，綠燈。</p><p>　　2.設主，次干道放行的時間分別為45S和25S，過渡時間為5S。</p><p>　　3.可選用EDA-V實驗箱進行硬件實現(xiàn)。</p><p><b>　　三．設計思路</b>&

4、lt;/p><p><b>　　<1>總體設計</b></p><p>　　將主次干道的通行狀態(tài)劃分成四種狀態(tài)，用J-K觸發(fā)器做成控制器，控制器在激勵信號的作用下在此四種工作狀態(tài)循環(huán)，其中的激勵信號由對應的計時器（COUNTER）產生，如在主干道放行時（此時主干道綠燈，次干道紅燈），由COUNTER45計數(shù)，當計數(shù)結束時，產生以及激勵信號反饋到控制器的CP處，

5、則控制器在激勵信號的作用下轉換到下一工作狀態(tài)，將控制器的兩個輸出Q0，Q1引入到74LS138譯碼器輸入端A，B中，每個控制器產生的控制狀態(tài)經過譯碼器的作用，在74LS138譯碼器的輸出端對應的Y0N，Y1N，Y2N，Y3N，四個輸出端中有且僅有一個低電平，如控制端Q0=0，Q1=0輸入74LS138時，Y0N=0，Y1N=1，Y2N=1，Y3N=1，則在整個工作循環(huán)狀態(tài)中，每種工作狀態(tài)僅對應一個低電平，則可以由此低電平作為激勵信號來控

6、制四種工作狀態(tài)所對應的計時器工作與否，如控制端Q0=0，Q1=0輸入74LS138時，Y0N=0，Y1N=1，Y2N=1，Y3N=1，將每個74LS138信號輸出信號取反后作為計時器的激勵信號后，只有Y０N＝１激勵的COUNTER45啟動。在計時器的整個計時期間，用計時器對</p><p><b>　　<2>控制器設計</b></p><p>　?。?）主

7、干車道綠燈亮，次干車道紅燈亮。表示主干車道上的車輛允許通行，次干車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時間隔45S時，計時器（COUNTER45）發(fā)出激勵信號，控制器轉到下一工作狀態(tài)。 </p><p>　?。?）主干車道黃燈亮，次干車道紅燈亮。表示主干車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，次干車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時間間隔5S時，計時器（COUNTER５Ｓ）發(fā)出激勵信號ST，控制器轉到下一工作狀態(tài)

8、。 </p><p>　?。?）主干車道紅燈亮，次干車道綠燈亮。表示主干車道禁止通行，次干車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時間間隔25S時，計時器（COUNTER25）發(fā)出激勵信號，控制器轉到下一工作狀態(tài)。 </p><p>　?。?）主干車道紅燈亮，次干車道黃燈亮。表示主干車道禁止通行，次干車道上，未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時間間隔５Ｓ時，控計時

9、器（COUNTER5）發(fā)出激勵信號，系統(tǒng)又轉換到第（1）種工作狀態(tài)。 </p><p>　　交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉換是由控制器器進行控制的。設控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如下表所示，控制器應送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號。為簡便起見，把燈的代號和燈的驅動信號合二為一，并作如下規(guī)定： </p><p>　

10、　控制器工作狀態(tài)及功能 </p><p>　　由此，可以由兩個J—K觸發(fā)器設計出控制器，控制器如下：</p><p>　　其中，CLK為計數(shù)器器提供的激勵信號，Q0和Q1的四種組合對應上表中的四種控制狀態(tài)。</p><p><b>　　<3>譯碼器設計</b></p><p>　　譯碼器的作用是將Q0，Q1產

11、生的四種工作狀態(tài)翻譯成對應四種狀態(tài)的計時器的激勵信號。四種工作工作狀態(tài)與計時器激勵信號的關系如下表所示</p><p>　　故將Q0，Q1輸入74LS138的A，B中，將其對應的輸出Y0N，Y1N，Y2N，Y3N取反后即可作為激勵信號分別激勵對應的計時器。</p><p><b>　　<4>計時器的設計</b></p><p>　　

12、在本控制系統(tǒng)中共需要3種計時器，分別為5S計時器（COUNTER５），２５S計時器（COUNTER25），45S計時器（COUNTER45），可由74LS163來實現(xiàn)，74LS161的功能表如下：</p><p>　　則可以實現(xiàn)所有計時器。</p><p><b>　　COUNTER5</b></p><p><b>　　COUNTE

13、R25</b></p><p><b>　　COUNTER45</b></p><p><b>　　最終的原理圖如下</b></p><p><b>　　四．軟件仿真結果</b></p><p><b>　　五．心得體會</b></p&g

14、t;<p>　　進行綜合性設計時比較困難，需要考慮問題比較多，如在計時器激勵時使用時鐘信號和譯碼信號的與進行激勵，但在進行仿真時發(fā)現(xiàn)控制狀態(tài)1，控制狀態(tài)2正常，但從第一個周期的控制狀態(tài)3開始，后面的狀態(tài)進行工作時發(fā)現(xiàn)同時有兩個計時器工作。經過分析認為可能的原因有1，時間間隔較短，激勵信號延遲；2，冒險現(xiàn)象造成。</p><p>　　將間隔時間增大后，仿真結果沒有變化，由此推斷是由冒險現(xiàn)象造成。<

15、;/p><p>　　在控制計數(shù)器在使用時鐘信號和譯碼器信號的與作為激勵信號的同時，用譯碼器信號控制每個74LS161的LDN端，保證在非某計時器工作期間由于冒險現(xiàn)象啟動了該計時器。另外，在設計計時器COUNTER45時在進行復位信號的選取時僅選取了第二片74LS161的QB，第一片74LS161的QD，QC，QA，如下圖所示，造成當計數(shù)器到達２９時即復位</p><p>　　造成此顯現(xiàn)的原因是