交通灯控制器课程设计

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,数字电路课程设计,简易交通灯控制器的设计,交通灯控制器的设计,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。,总体方案,控制器,倒计时,计数器,显示扫描,、译码,数码管,红绿灯,交通灯控制器的功能框图,时钟,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,G1Y1R1,G2Y2R2,S0,00,1 0 0,0 0 1,S1,01,0 1 0,0 0 1,S2,10,0 0 1,1 0 0,S3,11,0 0 1,0 1 0,主干道倒计时显示：,60,01 05 01 50 06 05 01,支干道倒计时显示：,65 06 05 01 45 01 05 01,S0,S1,S2,S3,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。,一、控制电路设计,S0,S1,S2,S3,T1=1,T1=1,T1=1,T1=1,T1=0,T1=0,T1=0,T1=0,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。,主干道T1,支干道T1,161的EN,4,状态循环的实现,主干道和支干道信号灯的实现,状态,G1Y1R1,G2Y2R2,S0,00,1 0 0,0 0 1,S1,01,0 1 0,0 0 1,S2,10,0 0 1,1 0 0,S3,11,0 0 1,0 1 0,二、倒计时电路设计,由具有同步置数功能的十进制减法计数器实现。,将2片级联实现2位十进制减法计数器。,当主干道或者支干道减法计数器值为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,D7D6D5D4,D3D2D1D0,D7D6D5D4,D3D2D1D0,S0,00,0000,0101,0000,0101,S1,01,0101,0000,0100,0101,S2,10,0000,0101,0000,0101,S3,11,0110,0000,0110,0101,（一）具有同步置数功能的十进制减法计数器,LDN=1时：,通过卡诺图分别求解驱动方程D3D2D1D0,LDN=0时：D3D2D1D0=DCBA,现态,次态,CP,LDN,Q3Q2Q1Q0,Q3Q2Q1Q0,(D3D2D1D0),1,1001,1000,1000,0111,0111,0110,0110,0101,0101,0100,0100,0011,0011,0010,0010,0001,0001,0000,0000,1001,0,XXXX,DCBA,（二）将2片级联实现2位十进制减法计数器。,（三）当主干道或者支干道减法计数器值为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,D7D6D5D4,D3D2D1D0,D7D6D5D4,D3D2D1D0,S0,00,0000,0101,0000,0101,S1,01,0101,0000,0100,0101,S2,10,0000,0101,0000,0101,S3,11,0110,0000,0110,0101,四、动态显示、译码,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口进行驱动，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行点亮（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；将多个数码管的相同段接在一起，作为段码输入端。,七段译码,整体电路,报告要求,封面,目录：四号 宋体,正文：小四 宋体 1.5倍行距,参考文献：五号 宋体,四号,宋体,一号,宋体,二号,楷体,目录,1 设计任务及要求,2 总体设计方案,3 控制电路设计,3.1 控制电路工作原理,3.2控制电路设计过程,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设计,4.2主干道和支干道倒计时电路设计,5 译码显示电路设计,5.1动态显示工作原理,5.2动态显示及译码电路设计,6 总体电路设计,6.1总体电路,6.2电路工作说明,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,8 改进意见及收获体会,参考文献,