1、数电课程设计报告数电课程设计报告 -交通灯控制电路交通灯控制电路 第一章第一章设计指标设计指标 2 设计指标设计指标 第二章第二章 系统概述系统概述 2.1 设计思想设计思想 2.2 可行性论证可行性论证. 2.3 各功能的组成各功能的组成 2.4 总体工作过程总体工作过程 第三章第三章 单元电路单元电路设计与分析设计与分析 3.1 各单元电路的选择各单元电路的选择 3.2 设计及工作原理分析设计及工作原理分析 第四章第四章 电路的电路的组构组构与调试与调试. 4.1 遇到的主要问题遇到的主要问题 4.2 现象记录及原因分析现象记录及原因分析. 4.3 解决措施及效果解决措施及效果 4.4 功
2、能的测试方法、步骤、设备、记录的数据功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据 第五章第五章 结束语结束语 5.1 对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明 5.2 总结设计的收获与体会总结设计的收获与体会. 附图附图(电路总图电路总图) 参考文献参考文献 第一章设计指标：第一章设计指标： 时序逻辑电路具有记忆功能，含有有限状态的时序电路被称为“状态 机” ，其特点是电路状态按一定的规律周期性循环变化。交通灯控制电路 是一个典型的有限状态机控制电路，交通干路道口的红、绿、黄三色灯根 据不同的控制要求有规律周期性亮灭变化，各灯的亮灭持续时间也因干道 的
3、繁忙程度有所不相同。所以交通灯控制电路必须对状态变化规律和状态 持续。 设计一个十字路口交通灯控制电路，要求东西、南北两条干道的红、 绿、黄三色的交通灯按如下表的要求循环变化，并以倒计时的方式指示干 道通行（或禁行）的维持时间。设计的控制部分以 FPGA 实现，用 6 个发 光二极管模拟东西、南北两个方向的红、绿、黄交通灯。用 2 个七段数码 显示器显示干道的通行（禁行）时间。 表一 交通灯控制要求 东西（I） 绿灯亮 绿灯闪 黄灯亮 红灯亮 红、黄灯亮 南北（J） 红灯亮 红、黄灯 亮 绿灯亮 绿灯闪 黄灯亮 时间/s 16 3 3 10 3 3 附加实验： 在原有基本实验的基础上，增加东西
4、转弯、南北转弯的红、绿、黄三色 的交通灯，其逻辑如下表所示，按照下表的要求循环变化。设计的控制部 分以 FPGA 实现，用 12 个发光二极管模拟东西、南北、东西转弯、南北转 弯的红、绿、黄交通灯。用 2 个七段数码显示器显示干道的通行（禁行） 时间。 表二 转弯灯控制要求 东西 （I） 绿灯 亮 绿灯 闪 黄灯亮 绿 转 弯 灯亮 黄转弯灯 亮 红灯亮 红 黄 灯 亮 红灯亮 红灯 亮 南北 （J） 红灯亮 红 黄 灯 亮 红灯亮 红灯亮 绿灯亮 绿灯 闪 黄灯亮 绿转弯灯 亮 黄转 弯灯 亮 时间/s 16 3 3 7 3 10 3 3 7 3 第二章第二章 系统概述系统概述 2.1 2.
5、1 设计思想设计思想 基于 FPGA 的交通灯系统控制设计包括 4 大模块，分别为脉冲发生、状 态定时、交通灯闪烁的控制、闪烁时间的控制，基本原理如图 1 所示。 2.2 2.2 可行性论证可行性论证 该设计的交通灯控制分为 6 个状态。由于各状态持续时间不同，所以 电路的核心控制部分是状态机和定时器，状态机在定时器触发下周期性循 环，状态码控制 6 个灯以一定的规律变化。变化情况如图 2 所示。 系统脉冲由 FPGA 开发板晶振经过分频电路实现。状态定时由 74190 可 逆十进制计数器和 T触发器实现，只要置数合理，翻转信号到位，就可 以使电路在东西(I)、南北(J)两个控制状态间翻转。红、黄、绿灯的闪烁 由 7485 数字比较器和组合逻辑控制，其中 7485 数字比较器用于比较计数 器当前持续状态和所需要的状态全部时间，并做出相应的变化。组合逻辑 控制由 AHDL 文件编写真值表实现。 时间显示由 AHDL 文件编写真值表实现， 输入正确的逻辑，七段译码电路即
