宿迁学院《数字逻辑电路》课程设计交通灯设计

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1、l目录一设计任务及要求二总体设计方案三控制电路设计l3.1控制电路工作原理l3.2控制电路设计过程四倒计时电路设计l4.1具有同步置数功能的十进制减法计数器设计l4.2主干道和支干道倒计时电路设计五译码显示电路设计l5.1动态显示工作原理l5.2动态显示及译码电路设计六总体电路设计l6.1总体电路l6.2电路工作说明七电路仿真调试l7.1控制电路仿真调试l7.2倒计时电路仿真调试l7.3译码显示电路仿真调试l7.4总体电路仿真调试，下载验证八改进意见及收获体会参考文献一、设计任务及要求1．设计一个用于十字路口的交通灯控制器。能显示十字

2、路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态。2.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。3．黄灯每秒闪亮一次。二、总体方案时钟控制器倒计时计数器红绿灯显示扫描、译码数码管交通灯控制器的功能框图设主干道绿灯、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，并且均用0表示灭，1表示亮，则交通灯有如下四种输出状态：状态G1Y1R1G2Y2R2S000100001S10101

3、0001S210001100S311001010主干道倒计时显示：S0S1S2S360→……→01→05→……→01→50→……→06→05→……→01支干道倒计时显示：65→……→06→05→……→01→45→……→01→05→……→01通过以上观察可发现：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。三、控制电路设计3.1控制电路设计原理（1）四状态循环的实现（2）主干道和支干道信号灯的实现S0S1S

4、2S3T1=1T1=1T1=1T1=1T1=0T1=0T1=0T1=03.2控制电路设计过程采用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。主干道T1支干道T1161的EN状态QBQAG1Y1R1G2Y2R2S000100001S101010001S210001100S311001010G1=QB·QA=m0=Y0Y1=QB·QA=m0=Y0R1=QB·QA+QB·QA=m2·m3=Y2·Y3G2=QB·QA=m2=Y2Y2=QB·QA=m3=Y3R2=QB·QA+Q

5、B·QA=m0·m1=Y0·Y1四、倒计时电路设计（1）由具有同步置数功能的十进制减法计数器实现。（2）将2片级联实现2位十进制减法计数器。（3）当主干道或者支干道减法计数器值为01时，产生同步置数信号，将下一状态计数初值置入。状态主干道预置数支干道预置数D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S31101100000011001014.11具有同步置数功能的十进制减法计数器 现态次态CPLD

6、NQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0(D3D2D1D0)1100110001000011101110110011001010101010001000011001100100010000100010000000010010XXXXDCBA（1）LDN=1时：通过卡诺图分别求解驱动方程D3D2D1D0（2）LDN=0时：D3D2D1D0=DCBA4.12将2片级联实现2位十进制减法计数器。4.2主干道和支干道倒计时电路设计当主干道或者支干道减法计数器值为01时，产生同步置数信号，将下一状态计数初值置入状态主干道预置数支干道预置数D7D6D5

7、D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0S0000000010100000101S1010101000001000101S2100000010100000101S3110110000001100101五、译码显示电路设计5.1动态显示工作原理(1)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。所以最常见的数码管驱动电路为动态扫描显示。(2)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

8、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。(3)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