數(shù)字電子技術(shù)交通燈課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《數(shù)字邏輯電路》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題 目： 交通燈控制器的設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p

2、><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成日期： 2012.12.29 </p><p><b>　　目錄:</b></p><p><b>

3、;　　1.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</b></p><p><b>　　2.總體控制方案</b></p><p><b>　　3.控制電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 控制電路工作原理 </p><p>　　3.2 控制電路設(shè)計(jì)原理</p><p>

4、;<b>　　4.倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器</p><p>　　4.2主干道與支干道倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1動(dòng)態(tài)顯示工作原理</p><p>

5、　　5.2動(dòng)態(tài)顯示及譯碼電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.總體電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　6.1總體電路</b></p><p><b>　　6.2電路工作說明</b></p><p><b>　　7.電路仿真調(diào)試</b><

6、/p><p>　　7.1控制電路仿真調(diào)試</p><p>　　7.2倒計(jì)時(shí)電路仿真調(diào)試</p><p>　　7.3譯碼顯示電路仿真調(diào)試</p><p>　　7.4總體電路仿真調(diào)試 , 下載驗(yàn)證 </p><p>　　??8.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析.改進(jìn)意見與學(xué)習(xí)心得體會(huì)</p><p><b>　　

7、9.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　摘要：交通燈控制電路的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一個(gè)南北方向和東西方向十字路口的交通燈控制電路，本交通燈控制電路采用74LS193可預(yù)置四位二進(jìn)制雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，并通過一系列集成邏輯門電路芯片控制紅綠燈的交替顯示。</p><p><b>　　具體方案如下：</b></p><p>　　??

8、1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)用于十字路口的交通燈控制器。能顯示十字路口東西、南北兩個(gè)方向的紅、黃、綠的指示狀態(tài)。</p><p>　　具有倒計(jì)時(shí)功能。用兩組數(shù)碼管作為東西和南北方向的倒計(jì)時(shí)顯示，主干道每次放行（綠燈）60秒，支干道每次放行（綠燈）45秒，在每次由綠燈變成紅燈的轉(zhuǎn)換過程中，要亮黃燈5秒作為過渡，黃燈每秒閃亮一次。 </p><p>&

9、lt;b>　　??2總體控制方案</b></p><p>　　設(shè)主干道綠燈、黃燈、紅燈分別為G1、Y1、R1；支干道綠燈、黃燈、紅燈分別為G2、Y2、R2，并且均用0表示滅，1表示亮，則交通燈有如下四種輸出狀態(tài)： </p><p>　　通過以上觀察可發(fā)現(xiàn)：</p><p>　　當(dāng)主干道或者支干道的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)值為01時(shí)，控制器將從當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)入下一

10、個(gè)狀態(tài)。因此，計(jì)數(shù)值01可作為控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件，同時(shí)也可產(chǎn)生同步置數(shù)信號(hào)，將下一狀態(tài)的計(jì)數(shù)初值置入計(jì)數(shù)器。</p><p><b>　　??3控制電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1控制電路工作原理：</p><p><b>　　4狀態(tài)循環(huán)實(shí)現(xiàn)：</b></p><p>　　主干道和支干

11、道信號(hào)燈的實(shí)現(xiàn)：采用4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161實(shí)現(xiàn)控制器的四個(gè)狀態(tài)循環(huán)。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)計(jì)數(shù)值為01時(shí)T1=1，作為7161的計(jì)數(shù)使能信號(hào)。</p><p>　　3.2控制電路設(shè)計(jì)原理：</p><p>　　??4倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1：具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器：</p><p>　　由具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器

12、實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　LDN=1時(shí)： 通過卡諾圖分別求解驅(qū)動(dòng)方程D3D2D1D0</p><p>　　LDN=0時(shí)： D3D2D1D0=DCBA</p><p><b>　　合成芯片為10：</b></p><p>　　2.再將兩片及聯(lián)實(shí)現(xiàn)2為二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器：</p><p><b&

13、gt;　　合成為dec芯片：</b></p><p>　　4.2主干道與支干道倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)主干道或支干道減法計(jì)數(shù)器為01時(shí)，產(chǎn)生同步置數(shù)信號(hào)，將下一狀態(tài)計(jì)數(shù)初值置入。</p><p>　　??5. 倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì) </p><p>　　5.1動(dòng)態(tài)顯示工作原理: EDA實(shí)驗(yàn)板上一共有8個(gè)數(shù)碼管，如果按照傳統(tǒng)

14、的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式，則需要8個(gè)七段譯碼器和64個(gè)I/O口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這樣就會(huì)浪費(fèi)大量的資源。所以最常見的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路為動(dòng)態(tài)掃描顯示。</p><p>　　數(shù)碼掃描顯示原理：利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，把多個(gè)數(shù)碼管按一定順序進(jìn)行點(diǎn)亮（顯示）。當(dāng)點(diǎn)亮的頻率（即掃描頻率）不大時(shí)，人眼看到的是數(shù)碼管一個(gè)個(gè)的依次點(diǎn)亮，然而掃描頻率足夠大時(shí)，看到的不再是一個(gè)一個(gè)的點(diǎn)亮，而是全部同時(shí)點(diǎn)亮。</p><p>　

15、　共陰極數(shù)碼管：將每個(gè)數(shù)碼管的公共端（陰極）分別接三-八譯碼器的輸出，三-八譯碼器的輸入為位選信號(hào)；將多個(gè)數(shù)碼管的相同段接在一起，作為段碼輸入端。</p><p>　　5.2動(dòng)態(tài)顯示及譯碼電路設(shè)計(jì):</p><p><b>　　七段譯碼：</b></p><p>　　--bcd-7seg</p><p>　　LIBRAR

16、Y IEEE;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;</p><p>　　ENTITY bcd_7seg IS</p><p><b>　　PORT(</b></p><p>　

17、　in_data:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);</p><p>　　out_data:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)</p><p><b>　　);</b></p><p>　　END bcd_7seg;</p><p>　　ARCHITECTU

18、RE rtl of bcd_7seg IS</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　PROCESS(in_data)</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　CASE in_data IS</p><p>　　W

19、HEN "0000"=>out_data<="00111111";</p><p>　　WHEN "0001"=>out_data<="00000110";</p><p>　　WHEN "0010"=>out_data<="01011011&q

20、uot;;</p><p>　　WHEN "0011"=>out_data<="01001111";</p><p>　　WHEN "0100"=>out_data<="01100110";</p><p>　　WHEN "0101"=>

21、out_data<="01101101";</p><p>　　WHEN "0110"=>out_data<="01111100";</p><p>　　WHEN "0111"=>out_data<="00000111";</p><p>

22、;　　WHEN "1000"=>out_data<="01111111";</p><p>　　WHEN "1001"=>out_data<="01100111";</p><p>　　WHEN OTHERS=>out_data<="00000000";&

23、lt;/p><p><b>　　END CASE;</b></p><p>　　END PROCESS;</p><p><b>　　END rtl;</b></p><p><b>　　合稱為：</b></p><p>　　合稱disp芯片為：</p

24、><p>　　??6.總體電路設(shè)計(jì):</p><p><b>　　6.1總體電路:</b></p><p>　　6.2電路工作說明:此電路主要是由控制器、倒計(jì)時(shí)器、譯碼器和脈沖信號(hào)發(fā)生器等組成，給總電路加入引腳下載驗(yàn)證。脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中倒計(jì)時(shí)器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信號(hào)。交通燈4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制

25、的。設(shè)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。譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出 q1、 q0的4種工作狀態(tài)，翻譯成主干道與支干道上6個(gè)信號(hào)燈的工作狀態(tài)。由于最后在cp和cpscan均設(shè)為不相同的時(shí)鐘信號(hào)，所以在顯示的波形圖中主干道G1，Y1，R1和次干道G2，Y2，R2信號(hào)波不相同，主干道每次放行（綠燈）60秒，支干道每次放行（綠燈）45秒，在每次由綠燈變成紅燈的轉(zhuǎn)換過程中，要亮黃燈5秒作為過渡

26、，黃燈每秒閃亮一次，然后進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)交通控制功能。</p><p>　　??7.電路仿真調(diào)試:</p><p>　　7.1控制電路仿真調(diào)試和其余部分電路仿真調(diào)試：</p><p>　　具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器</p><p>　　級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)2位十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器</p><p>　　7.2 倒計(jì)時(shí)電路仿真調(diào)

27、試</p><p>　　7.3 譯碼顯示電路仿真調(diào)試</p><p><b>　　總的波形圖：</b></p><p>　　7.4 總體電路仿真調(diào)試</p><p>　　結(jié)果： 主干道交通燈轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) </p><p>　　綠→黃 黃→紅

28、 紅→綠</p><p>　　正常 正常 正常 </p><p>　　支干道交通燈轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) </p><p>　　紅→綠 綠→黃

29、 黃→紅 </p><p>　　正常 正常 正常 通過將設(shè)計(jì)電路寫入可編程器件DVCC驗(yàn)證得所設(shè)計(jì)的交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)能夠正確顯示，各方向紅綠燈符合均不沖突，符合實(shí)驗(yàn)最終目的要求。</p><p>　　??8.改進(jìn)意見與學(xué)習(xí)心得體會(huì)</p>&

30、lt;p>　　本次數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)使用Quartus II 8.1軟件，剛開始比較棘手，逐漸熟悉就好多了，當(dāng)然離不開多問多練。</p><p>　　改進(jìn)意見：倒計(jì)時(shí)電路可以改由555多諧振蕩器實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　心得體會(huì)：在最終電路的調(diào)試仿真圖中，如果cp和cpscan時(shí)鐘信號(hào)都置為ns級(jí)單位，最后是仿真不出來的，不明顯，圖中單位均為us級(jí)別的。圖中由于作圖時(shí)誤差避免不了

31、，儀器本身緣故和線路圖的缺陷在最后形成的波形圖中，rst信號(hào)前一部分置為0后置為1，紅綠燈才有信號(hào)顯示，并且前一部分輸出seg[7..0]與上面顯示的8位二進(jìn)制不相符，后一部分才基本吻合，從上圖可以看出，seg信號(hào)為00111111時(shí)，主干道黃燈開始顯示，綠燈滅，紅燈也不亮，支干道紅燈亮，符合設(shè)計(jì)要求。通過測(cè)試與學(xué)習(xí)，也學(xué)會(huì)將信號(hào)中出現(xiàn)的ASCALL值轉(zhuǎn)換成Biary即八位二進(jìn)制表示。</p><p>　　為期一

32、周的電子線路綜合設(shè)計(jì)，我們的收獲和體會(huì)良多。通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們思考和解決問題的能力以及動(dòng)手實(shí)踐的能力。實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時(shí)老師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，遇到不懂的問題，老師耐心的為我們講解，許多問題都是經(jīng)過多問老師才得以順利解決的，其次向周圍的同學(xué)虛心請(qǐng)教，還需要翻閱相關(guān)書籍、上網(wǎng)查找資料。在這個(gè)過程中，我們加深了對(duì)課本內(nèi)容的理解，也擴(kuò)展了自己的知識(shí)面，學(xué)到了很多平時(shí)沒有接觸到的東西。 這兩周的實(shí)習(xí)過程曲折可謂一語難盡。雖然電路的原理圖在軟件上仿真

33、成功了，但在現(xiàn)實(shí)中運(yùn)行卻不那么順利，因?yàn)檐浖抡鏁r(shí)的環(huán)境是理想化的，而現(xiàn)實(shí)中存在著很多不確定因素的干擾。電路的調(diào)試過程是非常艱巨的，線路較復(fù)雜，仿佛每個(gè)地方都有可能出現(xiàn)異常狀況。越是這樣，我們?cè)揭?xì)心，分主要模塊進(jìn)行測(cè)試，最后一定能找出原因，使電路正常運(yùn)作。在進(jìn)行每一個(gè)步驟時(shí)我們都在不斷地交流各自的意見，更正錯(cuò)誤。這次實(shí)習(xí)鍛煉了我們團(tuán)隊(duì)合作的能力?！叭诵?，必有我?guī)熝伞?，各位同學(xué)之間取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同合作，把課程設(shè)計(jì)的任務(wù)做好。團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人