数字逻辑电路课程设计交通灯控制器模板

12020年4月19日数字逻辑电路课程设计交通灯控制器文档仅供参考22020年4月19日《数字逻辑电路》课程设计题目：交通灯控制器的设计专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：目录:文档仅供参考32020年4月19日○1设计任务及要求○2总体控制方案○3控制电路设计3.1控制电路工作原理3.2控制电路设计原理○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4.2主干道与支干道倒计时电路设计○5倒计时电路设计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○参考文献文档仅供参考42020年4月19日《数字逻辑电路》课程设计题目：交通灯控制器的设计专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：目录:○1设计任务及要求文档仅供参考52020年4月19日○2总体控制方案○3控制电路设计3.1控制电路工作原理3.2控制电路设计原理○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4.2主干道与支干道倒计时电路设计○5倒计时电路设计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1设计任务及要求设计一个用于十字路口的交通灯控制器。能显示十字路口东文档仅供参考62020年4月19日西、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。2总体控制方案设主干道绿灯、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，而且均用0表示灭，1表示亮，则交通灯有如下四种输出状态：文档仅供参考72020年4月19日经过以上观察可发现：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。3控制电路设计3.1控制电路工作原理：4状态循环实现：状态G1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010文档仅供参考82020年4月19日主干道和支干道信号灯的实现：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。3．2控制电路设计原理：状态QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S3110010101001111232322223320101BABABABABABABABAGQQmYYQQmYRQQQQmmYYGQQmYYQQmYRQQQQmmYY文档仅供参考92020年4月19日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：由具有同步置数功能的十进制减法计数器实现。LDN=1时：经过卡诺图分别求解驱动方程D3D2D1D0LDN=0时：D3D2D1D0=DCBA现态次态CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)↑1100110001000011101110110011001010101010001000011001100100010000100010000000010010XXXXDCBA文档仅供参考102020年4月19日=2.再将两片及联实现2为二进制减法计数器：文档仅供参考112020年4月19日4.2主干道与支干道倒计时电路设计当主干道或支干道减法计数器为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D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101文档仅供参考122020年4月19日5.倒计时电路设计5.1动态显示工作原理: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。因此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。文档仅供参考132020年4月19日共阴极数码管：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。5.2动态显示及译码电路设计:七段译码：--bcd-7segLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITYbcd_7segISPORT(in_data:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);out_data:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDbcd_7seg;ARCHITECTURErtlofbcd_7segISBEGINPROCESS(in_data)BEGINCASEin_dataIS文档仅供参考142020年4月19日WHEN0000=out_data=00111111;WHEN0001=out_data=00000110;WHEN0010=out_data=01011011;WHEN0011=out_data=01001111;WHEN0100=out_data=01100110;WHEN0101=out_data=01101101;WHEN0110=out_data=01111100;WHEN0111=out_data=00000111;WHEN1000=out_data=01111111;WHEN1001=out_data=01100111;WHENOTHERS=out_data=00000000;ENDCASE;ENDPROCESS;ENDrtl;文档仅供参考152020年4月19日6.总体电路设计:6.1总体电路:文档仅供参考162020年4月19日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：文档仅供参考172020年4月19日7.3译码显示电路仿真调试：文档仅供参考182020年4月19日7.4总体电路仿真调试，下载验证：改进意见及收获体会:参考文献:《数字电子技术》（第二版）东南大学出版社出版1设计任务及要求文档仅供参考192020年4月19日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。2总体控制方案文档仅供参考202020年4月19日《数字逻辑电路》课程设计题目：交通灯控制器的设计专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：目录:○1设计任务及要求○2总体控制方案○3控制电路设计文档仅供参考212020年4月19日3.1控制电路工作原理3.2控制电路设计原理○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4.2主干道与支干道倒计时电路设计○5倒计时电路设计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1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。文档仅供参考222020年4月19日具有倒计时功能。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。2总体控制方案设主干道绿灯、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，而且均用0表示灭，1表示亮，则交通灯有如下四种输出状态：文档仅供参考232020年4月19日经过以上观察可发现：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。3控制电路设计3.1控制电路工作原理：4状态循环实现：状态G1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010文档仅供参考242020年4月19日主干道和支干道信号灯的实现：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。3．2控制电路设计原理：状态QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S3110010101001111232322223320101BABABABABABABABAGQQmYYQQmYRQQQQmmYYGQQmYYQQmYRQQQQmmYY文档仅供参考252020年4月19日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：由具有同步置数功能的十进制减法计数器实现。LDN=1时：经过卡诺图分别求解驱动方程D3D2D1D0LDN=0时：D3D2D1D0=DCBA现态次态CPLDNQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)↑1100110001000011101110110011001010101010001000011001100100010000100010000000010010XXXXDCBA文档仅供参考262020年4月19日=2.再将两片及联实现2为二进制减法计数器：文档仅供参考272020年4月19日4.2主干道与支干道倒计时电路设计当主干道或支干道减法计数器为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D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3111110000001100101文档仅供参考282020年4月19日5.倒计时电路设计5.1动态显示工作原理: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。因此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，