1、電子技術(shù)課程設(shè)計交通燈控制器的設(shè)計 專 業(yè)： 電子信息類 班 級： 工三1401 學(xué) 號： 姓 名: 小組成員： 指導(dǎo)教師: 時間： 一、課程設(shè)計的內(nèi)容: 一個十字路口，兩條道分別為主道和支道，各設(shè)一個紅、綠、黃三色交通燈。主道每次放行50秒，支道每次放行30秒。每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過程中間，需要亮5秒的黃燈作為過渡，以使行駛中的車輛有時間?？康浇芯€以外。各交通燈均有數(shù)碼管顯示本狀態(tài)的剩余時間。 二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)： 1). 用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號燈。主干道為東西向，有紅、綠、黃三個燈；支干道為南北向，也有紅、綠、黃三個燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行

2、駛中的車輛有時間?？康浇芯€之外。 2).由于主干道車輛較多而支干道車輛較少，所以主干道綠燈時間較長。當(dāng)主干道允許通行亮綠燈時，支干道亮紅燈。而支干道允許通行亮綠燈時，主干道亮紅燈，兩者交替重復(fù)。主干道每次放行50秒，支干道每次放行30秒。 在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過程中間，需要亮5秒的黃燈作為過渡，以使行駛中的車輛有時間?？康浇芯€以外。 3). 能實現(xiàn)正常的、即時顯示功能。用DE2上的四個七段數(shù)碼管作為倒計時顯示器。分別顯示東西、南北方向的紅燈、綠燈、黃燈時間。 4).能實現(xiàn)特殊狀態(tài)的功能顯示。設(shè)S為特殊狀態(tài)的傳感器信號，當(dāng)=1時，進(jìn)入特殊狀態(tài)。當(dāng)=0時，退出特殊狀態(tài)。按S后，能實現(xiàn)

3、特殊狀態(tài)功能:（1）顯示器閃爍； （2）計數(shù)器停止計數(shù)并保持在原來的數(shù)據(jù)； （3）東西、南北路口均顯示紅燈狀態(tài)； （4）特殊狀態(tài)結(jié)束后，能繼續(xù)對時間進(jìn)行計數(shù)。 5).能實現(xiàn)總體清零功能。按下R后，系統(tǒng)實現(xiàn)總清零，計數(shù)器由初始狀態(tài)開始計數(shù)，對應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮。 6）.利用MAXPLUS或Foundation軟件，設(shè)計符合以上功能要求的交通燈控制器。用圖形輸入方法。控制器、計數(shù)器的功能用功能仿真的方法驗證，可通過觀察有關(guān)波形確認(rèn)電路設(shè)計是否正確。通過編譯，仿真和綜合，并下載到相應(yīng)芯片中實現(xiàn)，最后在學(xué)習(xí)機(jī)上驗證設(shè)計課題的正確性。在學(xué)習(xí)機(jī)上驗證結(jié)果。三、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作： 1、按要求設(shè)計一個十字路

4、口的紅、綠、黃三色信號交通燈控制電路。 2、利用MAXPLUS或Foundation軟件，畫出設(shè)計要求的交通燈控制器電路。用圖形輸入方法?？刂破鳌⒂嫈?shù)器的功能用功能仿真的方法驗證，可通過觀察有關(guān)波形確認(rèn)電路設(shè)計是否正確。通過編譯，仿真和綜合。 3、模擬仿真結(jié)果正確后，結(jié)合實驗板設(shè)置各輸入、輸出端；指定下載芯片，重新編譯。編譯結(jié)果正確后下載到相應(yīng)芯片中。 4、下載完成后，在實驗板上驗證結(jié)果，利用實驗板上的按鍵模擬呼叫源。 5、在驗證結(jié)果正確后，確定方案并繪制電路圖。編寫總結(jié)報告。四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)： 1.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社出版，閻石主編； 2.現(xiàn)代電子技術(shù)實踐課程指導(dǎo)謝

5、云 等 主編，機(jī)械工業(yè)出版社； 3EDA技術(shù)與應(yīng)用江國強(qiáng)，電子工業(yè)出版社，2007年1月； 4FPGA與SOPC設(shè)計教程: DE2實踐張志剛編著. 西安電子科技大學(xué)出版社。摘 要 交通燈控制系統(tǒng)主要通過應(yīng)用數(shù)字電路對交通燈控制電路的設(shè)計，使交通燈控制電路用數(shù)字信號自動控制十字路口的兩組紅綠黃燈以及時間數(shù)碼顯示器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮各種車輛和行人安全通行，實現(xiàn)十字路口交通管理的自動化。其中交通燈控制系統(tǒng)主要組成部分：控制器、譯碼器、秒脈沖信號發(fā)生器等。采用四進(jìn)制的計數(shù)器作為作為電路的總控制器，負(fù)責(zé)四個狀態(tài)控制，電路之間各個模塊的重要信息交流。主控制器是系統(tǒng)的核心，由它控制譯碼器的工作。譯碼器輸出兩組

6、信號燈的控制信號，秒脈沖發(fā)生器是系統(tǒng)中定時器和控制器的時鐘信號源，經(jīng)驅(qū)動電路后驅(qū)動信號燈工作，南北支路倒計時顯示分別采用兩個獨立的減計數(shù)器，以秒脈沖為輸入，計數(shù)器的初始化置數(shù)由邏輯電路控制，計數(shù)器進(jìn)位輸出輸入總控制器中，使系統(tǒng)跳變到下一個狀態(tài)，計數(shù)器的輸出接到7段譯碼器進(jìn)行時間顯示。通過在各個顯示部分加入適當(dāng)邏輯電路和多路選擇芯片來完成系統(tǒng)的特殊功能。 關(guān)鍵詞：交通燈控制器 、總控制電路、秒脈沖發(fā)生電路、譯碼顯示電路、LED信號燈。目 錄1 設(shè)計任務(wù)目的與要求 .1 1.1 設(shè)計任務(wù) .12 模塊及其原理介紹 .22.1 設(shè)計總體電路圖 .2 2. 2 主控器模塊.32.3計數(shù)模塊 .42.4

7、置數(shù)模塊 .4 2.5譯碼電路 .6 2.6數(shù)碼管顯示模塊 .6 2.7數(shù)據(jù)選擇器（MUX） .63 設(shè)計方案 .7 3.1 設(shè)計構(gòu)思 .7 4 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析 .7 4.1 功能測試 .7 4.2 實驗現(xiàn)象 .8 4.3 功能分析 .9 5 結(jié)論與問題討論 9 6 參考文獻(xiàn) .91 設(shè)計任務(wù)目的與要求1.1 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個十字路口的紅、綠、黃三色信號交通燈控制電路。1.2 設(shè)計要求 1). 用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號燈。主干道為東西向，有紅、綠、黃三個燈；支干道為南北向， 也有紅、綠、黃三個燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時間?？康浇芯€之外。 2)

8、.由于主干道車輛較多而支干道車輛較少，所以主干道綠燈時間較長。當(dāng)主干道允許通行亮綠燈時，支干道亮紅燈。而支干道允許通行亮綠燈時，主干道亮紅燈，兩者交替重復(fù)。主干道每次放行50秒，支干道每次放行30秒。 在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過程中間，需要亮5秒的黃燈作為過渡，以使行駛中的車輛有時間?？康浇芯€以外。 3). 能實現(xiàn)正常的、即時顯示功能。用DE2上的四個七段數(shù)碼管作為倒計時顯示器。分別顯示東西、南北方向的紅燈、綠燈、黃燈時間。 4).能實現(xiàn)特殊狀態(tài)的功能顯示。設(shè)S為特殊狀態(tài)的傳感器信號，當(dāng)=1時，進(jìn)入特殊狀態(tài)。當(dāng)=0時，退出特殊狀態(tài)。按S后，能實現(xiàn)特殊狀態(tài)功能：（1）顯示器閃爍；（2）計

9、數(shù)器停止計數(shù)并保持在原來的數(shù)據(jù)；（3）東西、南北路口均顯示紅燈狀態(tài)；（4）特殊狀態(tài)結(jié)束后，能繼續(xù)對時間進(jìn)行計數(shù)。 5).能實現(xiàn)總體清零功能。按下R后，系統(tǒng)實現(xiàn)總清零，計數(shù)器由初始狀態(tài)開始計數(shù)，對應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮.2 模塊及其原理介紹 2.1 設(shè)計總體電路圖2.2主控器模塊 根據(jù)設(shè)計任務(wù)設(shè)計4種狀態(tài)，用二位二進(jìn)制碼（S1 S0）表示，設(shè)將紅、綠、黃燈分別用 R、G、Y 表示，A、B分別代表主干道的東西向和支干道的南北向，設(shè)主干道綠燈亮的時間為TA,支干道綠燈亮的時間為TB黃燈亮的時間為TY，則有下圖所示交通燈控制狀態(tài)圖。根據(jù)原理設(shè)計出主控制器模塊如圖示：2.3計數(shù)模塊 計數(shù)模塊接收置數(shù)模塊數(shù)據(jù)后

10、，在秒脈沖作用下進(jìn)行減法計數(shù)。當(dāng)計時時間到達(dá)，則重置數(shù)據(jù)后再進(jìn)行減運算。計數(shù)模塊也有和兩個。 計數(shù)模塊可以用可預(yù)置十進(jìn)制減計數(shù)器，連接成兩位十進(jìn)制計數(shù)器。 電路圖如下：2.4置數(shù)模塊 置數(shù)模塊分為A、B二個部分，分別給東西、南北方向的計數(shù)器A和B提供計數(shù)時的初始值，它們都是兩位BCD碼。置數(shù)模塊A的預(yù)置數(shù)據(jù)如表2所示。2.5譯碼電路 譯碼電路將主控器的輸出狀態(tài)(S0 S1 ) 譯碼為東西、南北方向6個交通燈的信號，“1”表示亮燈，“0”表示滅燈，對應(yīng)的真值表如表1所示。以此畫出譯碼電路如是：2.6數(shù)碼管顯示模塊 接收到計數(shù)模塊的信號后，通過7447譯碼器在四個7段數(shù)碼管上顯示東西，南北兩個方向

11、紅綠燈的實時倒數(shù)數(shù)字。2.7數(shù)據(jù)選擇器（MUX） 當(dāng)出現(xiàn)特殊情況時，計時顯示發(fā)生閃爍，可在計數(shù)器后面加入二選一的數(shù)據(jù)選擇器，用S和CP控制。3 設(shè)計方案3.1 設(shè)計構(gòu)思 交通燈控制器的框圖如下圖所示，包括主控制模塊、置數(shù)模塊、計數(shù)模塊、譯碼器模塊和數(shù)據(jù)選擇器模塊幾個部分，其中核心部分是主控制模塊。置數(shù)模塊將交通燈的點亮?xí)r間預(yù)置到置數(shù)電路中。計數(shù)模塊以基準(zhǔn)時間秒為單位做倒計時。當(dāng)計數(shù)值減為零即預(yù)置時間到，主控電路改變輸出狀態(tài)，電路進(jìn)入下一個狀態(tài)的倒計時。譯碼器模塊將主控電路的當(dāng)前狀態(tài)譯碼為紅、綠、黃三色燈的點亮信號。4 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析4.1 功能測試： 1、采用MAXPLUS或Foundat

12、ion，對各個模塊進(jìn)行仿真，直到模塊功能符合設(shè)計要求。 2、按總體設(shè)計連接各個模塊，做系統(tǒng)整體的仿真。檢測是否功能不足和致命錯誤。經(jīng)過系統(tǒng)仿真得下圖所示為系統(tǒng)仿真結(jié)果：3、把已經(jīng)調(diào)試好的整體電路編譯后下載到DE2實驗板上進(jìn)行測試，檢測系統(tǒng)是否正常運行與功能是否完全合乎設(shè)計要求。 4.2 實驗現(xiàn)象 1、編譯時出現(xiàn)錯誤警告，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是結(jié)點粘連，造成多信號輸入。是繪制問題，改正后即正常運行。 2、下載到DE2板上實驗時，比較穩(wěn)定。4.3 功能分析 1.紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號燈。主干道為東西向，有紅、綠、黃三個燈；支干道為南北向，也有紅、綠、黃三個燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行，主干道每

13、次綠燈放行50秒，南北支干道每次綠燈放行30秒；黃燈亮則給行駛中的車輛有時間?？康浇芯€之外，東西南北方向由綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈之前均有5秒亮黃燈。 2. DE2上的四個七段數(shù)碼管作為倒計時顯示器。分別顯示東西、南北方向的紅燈、綠燈、黃燈時間。 3.S為特殊狀態(tài)的傳感器信號，當(dāng)=1時，進(jìn)入特殊狀態(tài)。當(dāng)=0時，退出特殊狀態(tài)。按S后，能實現(xiàn)特殊狀態(tài)功能：（1）顯示器閃爍； （2）計數(shù)器停止計數(shù)并保持在原來的數(shù)據(jù)；（3）東西、南北路口均顯示紅燈狀態(tài)；（4）特殊狀態(tài)結(jié)束后，能繼續(xù)對時間進(jìn)行計數(shù)。（5）.R為重置功能的傳感器信號，按下R后，系統(tǒng)實現(xiàn)總清零，計數(shù)器由初始狀態(tài)開始計數(shù)，對應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮。5 結(jié)論與問題討論通過此次課程設(shè)計，我獲益匪淺。我的理論水平和實踐動手能力都得到很大的提高。此次設(shè)計我采用電子電路分析方法，模塊化地設(shè)計出電路。我對自己在數(shù)字電路方面的能力有了更為客觀的評價，特別是分析和設(shè)計邏輯組合電路。整個設(shè)計過程中，我通過查找資料、分析電路、選擇合適實用的元器件，盡量使電路做到最好最完善。由此培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，是我認(rèn)識到做任何事都不要抱有僥幸心理，一定要踏踏實實地做好。同時也讓我認(rèn)識到