数字系统设计----交通讯号灯控制器

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1、 数字系统设计数字系统设计 课题名称：交通讯号灯控制器 一一设计基本要求设计基本要求 1：能按主干道 60 秒、次干道 20 秒、过渡 5 秒的时间进行自动循环红绿灯控制。 2：能显示各道状态的剩余时间。 3：显示控制：动态 2 位七段 LED 显示，且要求稳定无闪烁。 二二设计原理设计原理 交通信号灯自动控制器结构图如上所示。由设计要求可知，其电路状态只可能有 4 个： 主道通行、主道通行过渡、次道通行、次道通行过渡。分别定义为 S0、S1、S2、S3。 工作原理：在定时器的控制下电路将依次循环转移电路状态：主道通行主道通行过渡 次道通行次道通行过渡主道通行，如此反复。本质上是个时序逻辑电路

2、，其电 路状态的转移不是在 CP 的直接作用下完成的，而是在不同的定时控制下完成的。其中从 S0 转移到 S1 需要 60 秒，从 S1 转移到 S2 以及从 S3 转移到 S0 均需要 5 秒，而从 S2 转移到 S3 则需要 20 秒的时间。 总的原理图已经设计出，接下就要在此基础上把各个部分的立即电路图设计出来并加以 合理的连接即可。 三三设计过程设计过程 交通信号灯自动控制器顶层逻辑图 他有一个时序控制信号发生器 control、一个 BCD七段译码器 bcd_led、三个有使能控制的 定时器 counter60,counter20,counter5、一个状态识别器 identity

3、组成。 交通灯自动信号控制灯的设计主要分成三个部分：交通灯自动信号控制灯的设计主要分成三个部分： 一时序控制信号发生器的设计 时序控制信号发生器 control 是整个系统的核心，系统是在它的控制下进行工作的。它 有 3 个深入信号和 5 个输出信号。 定义 Q1Q0： 00 01 11 10 S0 S1 S2 S3 有原理画出时序控制信号发生器的状态图， 根据状态图可列出时序控制信号发生器状态转移 的真值表，再根据真值表画出卡诺图，化简卡诺图可得其状态方程。由状态方程再选用合适 器件就可连接成时序信号发生器。 其电路图如下： 输入C60：60 秒定时时间到信号，正脉冲； C20；20 秒定时

4、时间到信号，正脉冲； C5 ：5 秒定时时间到信号，正脉冲。 输出E60：60 秒定时器使能信号，低有效。 E20：20 秒定时器使能信号，低有效。 E5 ：5 秒定时器使能信号，低有效。 二BCD-七段显示译码器的设计 BCD-七段显示译码器模块如图： 该模块有 1 个逻辑输入信号和 1 个逻辑向量输入消耗以及 1 个逻辑向量输出信号和 3 个逻辑输出信号。逻辑向量深入信号为 D70，它来自个减法计数器的计数输出。 D70是 3 个计数器的总线输出信号，每个计数器的输出都具有三态功能。在 Control 的控制下，任意时刻这 3 个计数器只有一个是工作的，其输出的数据作为 Bcd_led 模块 的数据输入，另两个计数器输出为三态，所以显示译码器的译码输出的信号总是当前工 作计数器的输出信号。 BCD-七段显示译码器电路如图： 说明：CS2 和 CS3 总是为 0 的，添加 CS2、CS3 的目的只是为接线考虑 三定时器的设计 系统中有模 5、模 20 和模 60 三个计数器。其