电子技术课程设计报告--交通信号灯控制器

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1、 1 电子技术课程设计电子技术课程设计报告报告 题目：交通信号灯控制器 2 一、完成课题的工作基础和实验条件 1工作基础 在数字电子技术基础教程的学习基础上，由可预置的十进制同步加/ 减计 数器 74192，与非门等设计数字电路，利用 max+plus 和 EDA 开发系统自动完成红黄绿 黄红工作循环。 2实验条件 （1）GW48 系列 EDA/SOC 实验开发系统。提供有目标芯片 FPGA-型号 EP1K30TC144-3、数码显示器、二极管、三极管、钮子开关、晶 振等资源。 （2）电路设计建议采用下列器件： 74175、74147、74192、7448、ANDX、ORX、NOT 等 二、设

2、计任务和要求 1. 基本要求 （1 1）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间 3030s s。 （2 2）东西方向与南北方向黄灯亮，时间东西方向与南北方向黄灯亮，时间 3 3s s。 （3 3）南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间 2 20s0s。 2. 另加功能 数码管能显示交通信号灯倒计时的时间 3 三、设计原理分析 1 使用芯片分析 74192图 74192集成计数器的逻辑功能表： 清零 预置 使能 预置数据输入 数据输出 R0 LD CPU CPD D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 H L L L L

3、 L L D C B A D C B A L H 上 升 沿 H 加法计数 L H H 上 升 沿 减法计数 192 为可预置的十进制同步加/ 减计数器， 共有 54192/74192， 54LS192/74LS192 两种线路结构形式。其主要电特性的典型值如下： 4 192 的清除端是异步的。当清除端（LR）为高电平时，不管时钟 端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能。 192 的预置是异步的。当置入控制端（LD）为低电平时，不管时 钟 CP 的状态如何，输出端（Q0Q3）即可预置成与数据输入端（A D）相一致的状态。 192 的计数是同步的，靠 CPD、CPU 同时加在 4 个触发

4、器上而实 现。在 CPD、CPU 上升沿作用下 Q0Q3 同时变化，从而消除了异步 计数器中出现的计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用 CPD 或 CPU，此时另一个时钟应为高电平。 2 总体设计方案 3 控制器设计 绿红黄灯工作分四个阶段，即控制器有四个状态 T0、T1、T2， T3。在状态 T0 停留 30 秒，此间 红灯亮，然后转至状态 T1。在状 态 T1 停留 3 秒，此间黄灯亮。然后转至 T2，在状态 T2 下，绿灯亮 控制器 定时器 数 码 管 显示 交通 信号灯 秒脉冲 发生器 5 20 秒。然后转至 T3 状态，黄灯亮 3 秒。再转至 T0 状态循环。红绿 灯控制系统由

5、控制器、定时器、数码管显示电路组成。控制器有 4 个 状态信号：T0、T1、T2 和 T3，编码分别为 00、01、10、11。由 Q1Q0 表示。一个输出信号 W：表示状态转换。4 个状态信号分别控制绿红 黄三种颜色的灯。W 是计数器的回零信号。 控制器电路图如下： 4 定时器设计 定时器选用可逆计数器 74192，它提供 30、3、20、3 秒的定时 6 信号分别控制控制器状态的转换，当倒计数到零时，计数器产生的回 零信号 W提供给控制器，使不同颜色交通灯状态发生跳转。计数器由 两片 74192 构成，由双 D 触发器的输出 Q1Q0 决定预置时间，Q1Q0=00 时，预置时间为 30 秒

6、，Q1Q0=01 时，预置时间为 3秒，Q1Q0=10 时， 预置时间为 20 秒，Q1Q0=11 时，预置时间为 3 秒。当倒计数到零时， 由两个借位输出端 B0 产生信号通过延时电路控制 LD 端置数。 定时器部分电路： 5 红绿灯显示电路 控制器状态与信号灯的关系 状态 Q1Q0 G Y R 00 01 10 11 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 7 由上表可知，G=Q1Q 0 Y=Q0 R=Q1Q0 可以用门电路实现。 红绿灯显示电路： 6 数码管显示部分 使用实验台模式 9，由于实验台上与数码管相连有 7 段显示译码 器， 在输出时可以直接输出 4位二进制数由实验台将数字转换成 7 段 码显示。 实验台模式 9 电路图： 8 7 总电路图 9 四、仿真与调试 六、总结 首先这次课程设计是成功的， 运用了数电课程知识完全独立自主 地进行了设计。 在上学期上数字电路课程以及数字电路实验课程的时 候，对各类芯片的了解与掌握并不是很好。特别是上实验