數(shù)字邏輯電路課程設計報告_交通燈控制器

1、-?數(shù)字邏輯電路?課程設計題 目： 交通燈控制器的設計 專 業(yè)： 計算機科學與技術 班 級：學 號：姓 名：指導教師：完成日期：目錄:1設計任務及要求2 總體控制方案3控制電路設計l 3.1 控制電路工作原理 l 3.2 控制電路設計原理4倒計時電路設計l 4.1具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器l 4.2主干道與支干道倒計時電路設計5倒計時電路設計l 5.1動態(tài)顯示工作原理l 5.2動態(tài)顯示及譯碼電路設計6總體電路設計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倒計時電路仿真調(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

2、證 8改進意見及收獲體會參考文獻?數(shù)字邏輯電路?課程設計題 目： 交通燈控制器的設計 專 業(yè)： 計算機科學與技術 班 級：學 號：姓 名：指導教師：完成日期：目錄:1設計任務及要求2 總體控制方案3控制電路設計l 3.1 控制電路工作原理 l 3.2 控制電路設計原理4倒計時電路設計l 4.1具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器l 4.2主干道與支干道倒計時電路設計5倒計時電路設計l 5.1動態(tài)顯示工作原理l 5.2動態(tài)顯示及譯碼電路設計6總體電路設計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倒計時電路仿真調(diào)試l 7.3譯碼顯示電路仿真調(diào)試l 7.

3、4總體電路仿真調(diào)試 , 下載驗證 8改進意見及收獲體會參考文獻l 1設計任務及要求 設計一個用于十字路口的交通燈控制器。能顯示十字路口東西、南北兩個方向的紅、黃、綠的指示狀態(tài)。具有倒計時功能。用兩組數(shù)碼管作為東西和南北方向的倒計時顯示，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)： 狀態(tài)G1Y1R1G2Y2R2S000100001S1010100

4、01S210001100S311001010通過以上觀察可發(fā)現(xiàn)： 當主干道或者支干道的倒計時計數(shù)值為01時，控制器將從當前狀態(tài)轉(zhuǎn)入下一個狀態(tài)。因此，計數(shù)值01可作為控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件，同時也可產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一狀態(tài)的計數(shù)初值置入計數(shù)器。l 3控制電路設計3.1控制電路工作原理： 4狀態(tài)循環(huán)實現(xiàn)：主干道和支干道信號燈的實現(xiàn)：采用4位二進制計數(shù)器74161實現(xiàn)控制器的四個狀態(tài)循環(huán)。當?shù)褂嫊r計數(shù)值為01時T1=1，作為7161的計數(shù)使能信號。32控制電路設計原理：狀態(tài)QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010l 4倒計時電

5、路設計4.1：具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器：由具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器實現(xiàn)。LDN=1時： 通過卡諾圖分別求解驅(qū)動方程D3D2D1D0LDN=0時： D3D2D1D0=DCBA現(xiàn)態(tài)次態(tài)CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)1100110001000011101110110011001010101010001000011001100100010000100010000000010010*DCBA=>2.再將兩片及聯(lián)實現(xiàn)2為二進制減法計數(shù)器：4.2主干道與支干道倒計時電路設計當主干道或支干道減法計數(shù)器為01時，產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一狀態(tài)計數(shù)初值置入。

6、主干道預置數(shù)支干道預置數(shù)狀態(tài)D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101l 5. 倒計時電路設計 5.1動態(tài)顯示工作原理:EDA實驗板上一共有8個數(shù)碼管，如果按照傳統(tǒng)的數(shù)碼管驅(qū)動方式，則需要8個七段譯碼器和64個I/O口進展驅(qū)動，這樣就會浪費大量的資源。所以最常見的數(shù)碼管驅(qū)動電路為動態(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，把多個數(shù)碼管按一定順序進展點亮顯示。當點亮的頻率即掃描頻率不大時，人眼看到的是數(shù)碼

7、管一個個的依次點亮，然而掃描頻率足夠大時，看到的不再是一個一個的點亮，而是全部同時點亮。共陰極數(shù)碼管：將每個數(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；將多個數(shù)碼管的一樣段接在一起，作為段碼輸入端。5.2動態(tài)顯示及譯碼電路設計: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

8、_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 "0010"=>out_data<="01011011"WHEN "0011

9、"=>out_data<="01001111"WHEN "0100"=>out_data<="01100110"WHEN "0101"=>out_data<="01101101"WHEN "0110"=>out_data<="01111100"WHEN "0111"=>out_data<="00000111"WHEN "1000"

10、;=>out_data<="01111111"WHEN "1001"=>out_data<="01100111"WHEN OTHERS=>out_data<="00000000"END CASE;END PROCESS;END rtl;l 6.總體電路設計: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倒計時電路仿真調(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，下載驗證：l 改進意見及收獲體會:l 參考文獻:?數(shù)字電子技術?第二

11、版東南大學出版l 1設計任務及要求 設計一個用于十字路口的交通燈控制器。能顯示十字路口東西、南北兩個方向的紅、黃、綠的指示狀態(tài)。具有倒計時功能。用兩組數(shù)碼管作為東西和南北方向的倒計時顯示，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?課程設計題 目： 交通燈控制器的設計 專 業(yè)： 計算機科學與技術 班 級：學 號：姓 名：指導教師：完成日期：目錄:1設計任務及要求2 總體控制方案3控制電路設計l 3.1 控制電路工作原理 l 3.2 控制電路設計原理4倒計時電路設計l 4.1具

12、有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器l 4.2主干道與支干道倒計時電路設計5倒計時電路設計l 5.1動態(tài)顯示工作原理l 5.2動態(tài)顯示及譯碼電路設計6總體電路設計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倒計時電路仿真調(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 , 下載驗證 8改進意見及收獲體會參考文獻l 1設計任務及要求 設計一個用于十字路口的交通燈控制器。能顯示十字路口東西、南北兩個方向的紅、黃、綠的指示狀態(tài)。具有倒計時功能。用兩組數(shù)碼管作為東西和南北方向的倒計時顯示，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

13、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)： 狀態(tài)G1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010通過以上觀察可發(fā)現(xiàn)： 當主干道或者支干道的倒計時計數(shù)值為01時，控制器將從當前狀態(tài)轉(zhuǎn)入下一個狀態(tài)。因此，計數(shù)值01可作為控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件，同時也可產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一狀態(tài)的計數(shù)初值置入計數(shù)器。l 3控制電路設計3.1控制電路工作原理： 4狀態(tài)循

14、環(huán)實現(xiàn)：主干道和支干道信號燈的實現(xiàn)：采用4位二進制計數(shù)器74161實現(xiàn)控制器的四個狀態(tài)循環(huán)。當?shù)褂嫊r計數(shù)值為01時T1=1，作為7161的計數(shù)使能信號。32控制電路設計原理：狀態(tài)QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010l 4倒計時電路設計4.1：具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器：由具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器實現(xiàn)。LDN=1時： 通過卡諾圖分別求解驅(qū)動方程D3D2D1D0LDN=0時： D3D2D1D0=DCBA現(xiàn)態(tài)次態(tài)CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)11001100010000111

15、01110110011001010101010001000011001100100010000100010000000010010*DCBA=>2.再將兩片及聯(lián)實現(xiàn)2為二進制減法計數(shù)器：4.2主干道與支干道倒計時電路設計當主干道或支干道減法計數(shù)器為01時，產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一狀態(tài)計數(shù)初值置入。主干道預置數(shù)支干道預置數(shù)狀態(tài)D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101l 5. 倒計時電路設計 5.1動態(tài)顯示工作

16、原理:EDA實驗板上一共有8個數(shù)碼管，如果按照傳統(tǒng)的數(shù)碼管驅(qū)動方式，則需要8個七段譯碼器和64個I/O口進展驅(qū)動，這樣就會浪費大量的資源。所以最常見的數(shù)碼管驅(qū)動電路為動態(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，把多個數(shù)碼管按一定順序進展點亮顯示。當點亮的頻率即掃描頻率不大時，人眼看到的是數(shù)碼管一個個的依次點亮，然而掃描頻率足夠大時，看到的不再是一個一個的點亮，而是全部同時點亮。共陰極數(shù)碼管：將每個數(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；將多個數(shù)碼管的一樣段接在一起，作為段碼輸入端。5.2動態(tài)顯示及譯碼電路設計:七段譯碼：-bcd-7segLIBRA

17、RY 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 ISBEGINPROCESS(in_data)BEGINCASE in_data ISWHEN "0000"=> out_data<=&

18、quot;00111111"WHEN "0001"=>out_data<="00000110"WHEN "0010"=>out_data<="01011011"WHEN "0011"=>out_data<="01001111"WHEN "0100"=>out_data<="01100110"WHEN "0101"=>out_data<="

19、01101101"WHEN "0110"=>out_data<="01111100"WHEN "0111"=>out_data<="00000111"WHEN "1000"=>out_data<="01111111"WHEN "1001"=>out_data<="01100111"WHEN OTHERS=>out_data<="00000000"E

20、ND CASE;END PROCESS;END rtl;l 6.總體電路設計: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倒計時電路仿真調(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，下載驗證：l 改進意見及收獲體會:l 參考文獻:?數(shù)字電子技術?第二版東南大學出版l 1設計任務及要求 設計一個用于十字路口的交通燈控制器。能顯示十字路口東西、南北兩個方向的紅、黃、綠的指示狀態(tài)。具有倒計時功能。用兩組數(shù)碼管作為東西和南北方向的倒計時顯示，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。

21、 黃燈每秒閃亮一次。 l 2總體控制方案設主干道綠燈、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)： 狀態(tài)G1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010通過以上觀察可發(fā)現(xiàn)： 當主干道或者支干道的倒計時計數(shù)值為01時，控制器將從當前狀態(tài)轉(zhuǎn)入下一個狀態(tài)。因此，計數(shù)值01可作為控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件，同時也可產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一狀態(tài)的計數(shù)初值置入計數(shù)器。l 3控制電路設計3.1控制電路工作原理： 4狀態(tài)循環(huán)實現(xiàn)：主干道和支干道信號燈的實現(xiàn)：采用4位二進

22、制計數(shù)器74161實現(xiàn)控制器的四個狀態(tài)循環(huán)。當?shù)褂嫊r計數(shù)值為01時T1=1，作為7161的計數(shù)使能信號。32控制電路設計原理：狀態(tài)QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010l 4倒計時電路設計4.1：具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器：由具有同步置數(shù)功能的十進制減法計數(shù)器實現(xiàn)。LDN=1時： 通過卡諾圖分別求解驅(qū)動方程D3D2D1D0LDN=0時： D3D2D1D0=DCBA現(xiàn)態(tài)次態(tài)CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)11001100010000111011101100110010101010100

23、01000011001100100010000100010000000010010*DCBA=>2.再將兩片及聯(lián)實現(xiàn)2為二進制減法計數(shù)器：4.2主干道與支干道倒計時電路設計當主干道或支干道減法計數(shù)器為01時，產(chǎn)生同步置數(shù)信號，將下一狀態(tài)計數(shù)初值置入。主干道預置數(shù)支干道預置數(shù)狀態(tài)D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101l 5. 倒計時電路設計 5.1動態(tài)顯示工作原理:EDA實驗板上一共有8個數(shù)碼管，如果按照傳

24、統(tǒng)的數(shù)碼管驅(qū)動方式，則需要8個七段譯碼器和64個I/O口進展驅(qū)動，這樣就會浪費大量的資源。所以最常見的數(shù)碼管驅(qū)動電路為動態(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，把多個數(shù)碼管按一定順序進展點亮顯示。當點亮的頻率即掃描頻率不大時，人眼看到的是數(shù)碼管一個個的依次點亮，然而掃描頻率足夠大時，看到的不再是一個一個的點亮，而是全部同時點亮。共陰極數(shù)碼管：將每個數(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；將多個數(shù)碼管的一樣段接在一起，作為段碼輸入端。5.2動態(tài)顯示及譯碼電路設計: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 ISBEGINPROCESS(in_data)