數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計(jì)交通燈控制器模板(共47頁)

1、數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計(jì)交通燈控制器472020年4月19日文檔僅供參考數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計(jì)題 目： 交通燈控制器的設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 目錄: 1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2 總體控制方案 3控制電路設(shè)計(jì)l 3.1 控制電路工作原理 l 3.2 控制電路設(shè)計(jì)原理 4倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)l 4.1具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器l 4.2主干道與支干道倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)5倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)l 5.1動(dòng)態(tài)顯示工作原理l 5.2動(dòng)態(tài)顯示及譯碼電路設(shè)計(jì)6總體電路設(shè)計(jì)l 6.1總體電路l 6.2電路工作說明7電路仿真調(diào)試l 7.1控制電路仿真調(diào)試l 7.2倒計(jì)時(shí)

2、電路仿真調(diào)試l 7.3譯碼顯示電路仿真調(diào)試l 7.4總體電路仿真調(diào)試 , 下載驗(yàn)證 8改進(jìn)意見及收獲體會(huì)參考文獻(xiàn)數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計(jì)題 目： 交通燈控制器的設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 目錄: 1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2 總體控制方案 3控制電路設(shè)計(jì)l 3.1 控制電路工作原理 l 3.2 控制電路設(shè)計(jì)原理 4倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)l 4.1具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器l 4.2主干道與支干道倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)5倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)l 5.1動(dòng)態(tài)顯示工作原理l 5.2動(dòng)態(tài)顯示及譯碼電路設(shè)計(jì)6總體電路設(shè)計(jì)l 6.1總體電路l 6.2電路工作說明7電路仿真調(diào)

3、試l 7.1控制電路仿真調(diào)試l 7.2倒計(jì)時(shí)電路仿真調(diào)試l 7.3譯碼顯示電路仿真調(diào)試l 7.4總體電路仿真調(diào)試 , 下載驗(yàn)證 8改進(jìn)意見及收獲體會(huì)參考文獻(xiàn)l 1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 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)。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。 l 2總體控制方案設(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，而且均用0表示滅，1

4、表示亮，則交通燈有如下四種輸出狀態(tài)： 狀態(tài)G1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010經(jīng)過以上觀察可發(fā)現(xiàn)： 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，將下一狀態(tài)的計(jì)數(shù)初值置入計(jì)數(shù)器。l 3控制電路設(shè)計(jì)3.1控制電路工作原理： 4狀態(tài)循環(huán)實(shí)現(xiàn)：主干道和支干道信號燈的實(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。32控制電路設(shè)計(jì)原理：狀態(tài)QBQAG1Y1R1G2

5、Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010 l 4倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)4.1：具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器：由具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。LDN=1時(shí)： 經(jīng)過卡諾圖分別求解驅(qū)動(dòng)方程D3D2D1D0LDN=0時(shí)： D3D2D1D0=DCBA現(xiàn)態(tài)次態(tài)CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0) 1100110001000011101110110011001010101010001000011001100100010000100010000000010010XXXXDCBA=>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：

6、4.2主干道與支干道倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)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，將下一狀態(tài)計(jì)數(shù)初值置入。主干道預(yù)置數(shù)支干道預(yù)置數(shù)狀態(tài)D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101l 5. 倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì) 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)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。因此最常見的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路為動(dòng)態(tài)掃描顯示。數(shù)碼掃描顯

7、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。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；將多個(gè)數(shù)碼管的相同段接在一起，作為段碼輸入端。5.2動(dòng)態(tài)顯示及譯碼電路設(shè)計(jì):七段譯碼：-bcd-7segLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY bcd_7seg IS PORT(

8、 in_data:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);out_data:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END bcd_7seg;ARCHITECTURE rtl of bcd_7seg ISBEGINPROCESS(in_data)BEGINCASE in_data ISWHEN "0000"=> out_data<="00111111"WHEN "0001"=>out_data<="00000110"WHEN "

9、0010"=>out_data<="01011011"WHEN "0011"=>out_data<="01001111"WHEN "0100"=>out_data<="01100110"WHEN "0101"=>out_data<="01101101"WHEN "0110"=>out_data<="01111100"WHEN "0111&

10、quot;=>out_data<="00000111"WHEN "1000"=>out_data<="01111111"WHEN "1001"=>out_data<="01100111"WHEN OTHERS=>out_data<="00000000"END CASE;END PROCESS;END rtl;l 6.總體電路設(shè)計(jì):6.1總體電路:6.2電路工作說明:l 7電路仿真調(diào)試:7.1控制電路仿真調(diào)試：7.2倒計(jì)時(shí)電路仿真

11、調(diào)試：7.3譯碼顯示電路仿真調(diào)試：7.4總體電路仿真調(diào)試，下載驗(yàn)證：l 改進(jìn)意見及收獲體會(huì):l 參考文獻(xiàn):數(shù)字電子技術(shù)（第二版）東南大學(xué)出版社出版l 1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 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)。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。 l 2總體控制方案數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計(jì)題 目： 交通燈控制器的設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成

12、日期： 目錄: 1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2 總體控制方案 3控制電路設(shè)計(jì)l 3.1 控制電路工作原理 l 3.2 控制電路設(shè)計(jì)原理 4倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)l 4.1具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器l 4.2主干道與支干道倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)5倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)l 5.1動(dòng)態(tài)顯示工作原理l 5.2動(dòng)態(tài)顯示及譯碼電路設(shè)計(jì)6總體電路設(shè)計(jì)l 6.1總體電路l 6.2電路工作說明7電路仿真調(diào)試l 7.1控制電路仿真調(diào)試l 7.2倒計(jì)時(shí)電路仿真調(diào)試l 7.3譯碼顯示電路仿真調(diào)試l 7.4總體電路仿真調(diào)試 , 下載驗(yàn)證 8改進(jìn)意見及收獲體會(huì)參考文獻(xiàn)l 1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 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

13、北兩個(gè)方向的紅、黃、綠的指示狀態(tài)。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。 l 2總體控制方案設(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，而且均用0表示滅，1表示亮，則交通燈有如下四種輸出狀態(tài)： 狀態(tài)G1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010經(jīng)過以上觀察可發(fā)現(xiàn)： 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

14、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，將下一狀態(tài)的計(jì)數(shù)初值置入計(jì)數(shù)器。l 3控制電路設(shè)計(jì)3.1控制電路工作原理： 4狀態(tài)循環(huán)實(shí)現(xiàn)：主干道和支干道信號燈的實(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。32控制電路設(shè)計(jì)原理：狀態(tài)QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010 l 4倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)4.1：具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器：由具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。LDN=1時(shí)： 經(jīng)過卡諾圖分別求解驅(qū)動(dòng)方

15、程D3D2D1D0LDN=0時(shí)： D3D2D1D0=DCBA現(xiàn)態(tài)次態(tài)CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0) 1100110001000011101110110011001010101010001000011001100100010000100010000000010010XXXXDCBA=>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：4.2主干道與支干道倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)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，將下一狀態(tài)計(jì)數(shù)初值置入。主干道預(yù)置數(shù)支干道預(yù)置數(shù)狀態(tài)D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S000000001010000

16、0101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101l 5. 倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì) 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)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。因此最常見的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路為動(dòng)態(tài)掃描顯示。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。共陰極數(shù)碼管：將每個(gè)數(shù)碼管

17、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；將多個(gè)數(shù)碼管的相同段接在一起，作為段碼輸入端。5.2動(dòng)態(tài)顯示及譯碼電路設(shè)計(jì):七段譯碼：-bcd-7segLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY bcd_7seg IS PORT( in_data:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);out_data:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END bcd_7seg;ARCHITECTURE rtl of

18、bcd_7seg ISBEGINPROCESS(in_data)BEGINCASE in_data ISWHEN "0000"=> out_data<="00111111"WHEN "0001"=>out_data<="00000110"WHEN "0010"=>out_data<="01011011"WHEN "0011"=>out_data<="01001111"WHEN "

19、0100"=>out_data<="01100110"WHEN "0101"=>out_data<="01101101"WHEN "0110"=>out_data<="01111100"WHEN "0111"=>out_data<="00000111"WHEN "1000"=>out_data<="01111111"WHEN "1001&

20、quot;=>out_data<="01100111"WHEN OTHERS=>out_data<="00000000"END CASE;END PROCESS;END rtl;l 6.總體電路設(shè)計(jì):6.1總體電路:6.2電路工作說明:l 7電路仿真調(diào)試:7.1控制電路仿真調(diào)試：7.2倒計(jì)時(shí)電路仿真調(diào)試：7.3譯碼顯示電路仿真調(diào)試：7.4總體電路仿真調(diào)試，下載驗(yàn)證：l 改進(jìn)意見及收獲體會(huì):l 參考文獻(xiàn):數(shù)字電子技術(shù)（第二版）東南大學(xué)出版社出版l 1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 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

21、的紅、黃、綠的指示狀態(tài)。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。 l 2總體控制方案設(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，而且均用0表示滅，1表示亮，則交通燈有如下四種輸出狀態(tài)： 狀態(tài)G1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010經(jīng)過以上觀察可發(fā)現(xiàn)： 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)入下一個(gè)狀態(tài)。因

22、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，將下一狀態(tài)的計(jì)數(shù)初值置入計(jì)數(shù)器。l 3控制電路設(shè)計(jì)3.1控制電路工作原理： 4狀態(tài)循環(huán)實(shí)現(xiàn)：主干道和支干道信號燈的實(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。32控制電路設(shè)計(jì)原理：狀態(tài)QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010 l 4倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)4.1：具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器：由具有同步置數(shù)功能的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。LDN=1時(shí)： 經(jīng)過卡諾圖分別求解驅(qū)動(dòng)方程D3D2

23、D1D0LDN=0時(shí)： D3D2D1D0=DCBA現(xiàn)態(tài)次態(tài)CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0) 1100110001000011101110110011001010101010001000011001100100010000100010000000010010XXXXDCBA=>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：4.2主干道與支干道倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)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，將下一狀態(tài)計(jì)數(shù)初值置入。主干道預(yù)置數(shù)支干道預(yù)置數(shù)狀態(tài)D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S

24、1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101l 5. 倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì) 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)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。因此最常見的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路為動(dòng)態(tài)掃描顯示。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。共陰極數(shù)碼管：將每個(gè)數(shù)碼管的公共端（

25、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；將多個(gè)數(shù)碼管的相同段接在一起，作為段碼輸入端。5.2動(dòng)態(tài)顯示及譯碼電路設(shè)計(jì):七段譯碼：-bcd-7segLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY bcd_7seg IS PORT( in_data:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);out_data:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END bcd_7seg;ARCHITECTURE rtl of bcd_7seg ISBEGINPROC