数字电路设计实例

《数字电路设计实例》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、数字电路综合设计案例8.1十字路口交通管理器一、要求设计一个十字路口交通管理器，该管理器自动控制十字路口两组红、黄、绿三色交通灯，指挥各种车辆和行人安全通过。二、技术指标1、交通管理器应能有效操纵路口两组红、黄、绿灯，使两条交叉道路上的车辆交替通行，每次通行时间按需要和实际情况设定。2、在某条道路上有老人、孩子或者残疾人需要横穿马路时，他们可以举旗示意，执勤人员按动路口设置的开关，交通管理器接受信号，在路口的通行方向发生转换时，响应上述请求信号，让人们横穿马路，这条道上的车辆禁止通行，即管理这条道路的红灯亮

2、。3、横穿马路的请求结束后，管理器使道口交通恢复交替通行的正常状态。三、设计原理和过程：本课题采用自上而下的方法进行设计。1．确定交通管理器逻辑功能⑴、十字路口每条道路各有一组红、黄、绿灯，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中红灯亮表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示通行。因此，十字路口车辆运行情况有以下几种可能：①甲道通行，乙道禁止通行；②甲道停车线以外的车辆禁止通行（必须停车），乙道仍然禁止通行，以便让甲道停车线以内的车辆安全通过；③甲道禁止通行，乙道通行；④甲道仍然不通行，乙道停车线以外的车

3、辆必须停车，停车线以内的车辆顺利通行。⑵、每条道路的通车时间（也可看作禁止通行时间）为30秒~2分钟，可视需要和实际情况调整，而每条道路的停车时间即黄灯亮的时间为5秒~10秒，且也可调整。⑶、响应老人、孩子或残疾人特殊请求信号时，必须在一次通行—禁止情况完毕后，阻止要求横穿的那条马路上车辆的通行。换句话说，使另一条道路增加若干通行时间。设S1和S2分别为请求横穿甲道和乙道的手控开关，那么，响应S1或S2的时间必定在甲道通乙道禁止或甲道禁止乙道通两种情况结束时，且不必过黄灯的转换。这种规定是为了简化设计。由上

4、述逻辑功能，画出交通管理器的示意图如图8-1所示，它的简单逻辑流程图如图8-2所示。示意图中甲道的红、黄、绿灯分别用R、Y、G表示，而乙道的红、黄、绿灯分别用r、y、g表示。简单逻辑流程图中设定通行（禁止）时间为60秒，停车时间为10秒。2．确定系统方案及逻辑划分由确定的逻辑功能，进而来具体地讨论实施方案。交通管理器与其他数字系统一样，划分成控制器和受控电路两部分，控制器送出对受控部分的控制信号，它接受来自外部的请求信号S1和S2以及受控部分的反馈信号，决定自身状态转换方向以及输出信号。⑴设定S1=1时为有

5、人要横穿甲道，又设定S2=1时为有人要横穿乙道，若S1=0，且S2=0，则表示没有穿越马路的特殊请求。S1和S2信号均用纽子开关产生。⑵控制器应送出甲、乙道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，我们把灯的代号和驱动灯的信号合而为一，因此有如下规定：R=1甲道红灯亮Y=1甲道黄灯亮G=1甲道绿灯亮r=1乙道红灯亮y=1乙道黄灯亮g=1乙道绿灯亮同时又作以下规定：①甲道通行、乙道禁止的一段时间内，即G=1，r=1的时间内（假设调定为60秒），用符号W=0表示，否则W=1。②乙道通行、甲道禁止的一段时间内，即g=1

6、，R=1的时间内（假设也调定为60秒），用符号P=0表示，否则P=1。③在黄灯亮的时间内（假设调定为10秒），用L=0表示，否则L=1。在上述各种情况时，如果无特殊请求横穿马路，那么，甲、乙道交替通行60秒钟，转换时有10秒钟的停车或准备时间。（3）当交通控制处于甲禁止乙通行的状态时，它只响应S1信号，因为若S2=1时，只需本状态结束，经过10秒钟就转入甲通乙不通状态，行人可以穿越乙道，这样做的目的是为了简化设计。在甲通乙不通的状态时，管理器能响应S1信号，控制器受到S1信号后，状态转换为甲禁止、乙通行状态

7、；如果S1=0，而控制器收到S2=1信号，则维持甲道通行、乙道禁止状态，让行人通过乙道。（4）为使交通管理器按照规定的通行和停车时间有效地工作，故设置秒脉冲信号发生器，它作为整个电路的时钟信号和定时电路的参考间。秒脉冲发生器的构成请参阅“数字钟”的有关内容。设计者亦可安装一个模拟性的简单的秒信号发生器。（5）管理器设置60秒通行时间和10秒停车时间的定时电路。定时电路接受控制器送来C1（甲道禁止乙道通行）和C2（甲道通行乙道禁止）信号，驱动60秒定时电路工作，它接受C3信号，驱动10秒定时电路运行，定时电路

8、的参考时间就是秒脉冲。申明一点：定时电路的定时时间可由设计者调整。定时电路的输出信号是W、P、L，其中W和P是60秒定时结束时馈送给控制器的信号，而L是10秒定时结束时定时电路送到控制器的反馈信号。控制器根据这些信号的状况，发生相应的状态变换。（6）控制器的状态经译码器译出交通信号灯的控制信号，驱动甲、乙道相应灯点亮。现在就可以画出交通管理器的结构组成图如图8-3所示。而它的控制器的详细逻辑流程图可用图8-4示出