电子核心技术优秀课程设计交通灯简易设计.docx

电子技术课程设计
交通灯控制器设计

专 业： 电子信息类
班 级： 工三1401
学 号：
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指导老师:
时间：

一、课程设计内容:
一个十字路口，两条道分别为主道和支道，各设一个红、绿、黄三色交通灯。主道每次放行50秒，支道每次放行30秒。每次由亮绿灯变成亮红灯转换过程中间，需要亮5秒黄灯作为过渡，以使行驶中车辆有时间停靠到禁行线以外。各交通灯全部有数码管显示本状态剩下时间。
二、课程设计要求和数据：
1). 用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向，也有红、绿、黄三个灯。红灯亮严禁通行；绿灯亮许可通行；黄灯亮则给行驶中车辆有时间停靠到禁行线之外。
2).因为主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道绿灯时间较长。当主干道许可通行亮绿灯时，支干道亮红灯。而支干道许可通行亮绿灯时，主干道亮红灯，二者交替反复。主干道每次放行50秒，支干道每次放行30秒。 在每次由亮绿灯变成亮红灯转换过程中间，需要亮5秒黄灯作为过渡，以使行驶中车辆有时间停靠到禁行线以外。
3). 能实现正常、即时显示功效。用DE2上四个七段数码管作为倒计时显示器。分别显示东西、南北方向红灯、绿灯、黄灯时间。
4).能实现特殊状态功效显示。设S为特殊状态传感器信号，当Ｓ=1时，进入特殊状态。当Ｓ=0时，退出特殊状态。按S后，能实现特殊状态功效:
（1）显示器闪烁；
（2）计数器停止计数并保持在原来数据；
（3）东西、南北路口均显示红灯状态；
（4）特殊状态结束后，能继续对时间进行计数。
5).能实现总体清零功效。按下R后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态指示灯亮。
6）.利用MAXPLUSⅡ或Foundation软件，设计符合以上功效要求交通灯控制器。用图形输入方法。控制器、计数器功效用功效仿真方法验证，可经过观察相关波形确定电路设计是否正确。经过编译，仿真和综合，并下载到对应芯片中实现，最终在学习机上验证设计课题正确性。在学习机上验证结果。
三、课程设计应完成工作：
1、按要求设计一个十字路口红、绿、黄三色信号交通灯控制电路。
2、利用MAXPLUSⅡ或Foundation软件，画出设计要求交通灯控制器电路。用图形输入方法。控制器、计数器功效用功效仿真方法验证，可经过观察相关波形确定电路设计是否正确。经过编译，仿真和综合。
3、模拟仿真结果正确后，结合试验板设置各输入、输出端；指定下载芯片，重新编译。编译结果正确后下载到对应芯片中。
4、下载完成后，在试验板上验证结果，利用试验板上按键模拟呼叫源。
5、在验证结果正确后，确定方案并绘制电路图。编写总结汇报。
四、应搜集资料及关键参考文件：
1.《数字电子技术基础》 高等教育出版社出版，阎石主编；
2.《现代电子技术实践课程指导》谢云 等 主编，机械工业出版社；
3《EDA技术和应用》江国强，电子工业出版社，1月；
4《FPGA和SOPC设计教程: DE2实践》张志刚编著. 西安电子科技大学出版社。

摘 要
交通灯控制系统关键经过应用数字电路对交通灯控制电路设计，使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红绿黄灯以立即间数码显示器状态转换，指挥多种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理自动化。其中交通灯控制系统关键组成部分：控制器、译码器、秒脉冲信号发生器等。采取四进制计数器作为作为电路总控制器，负责四个状态控制，电路之间各个模块关键信息交流。主控制器是系统关键，由它控制译码器工作。译码器输出两组信号灯控制信号，秒脉冲发生器是系统中定时器和控制器时钟信号源，经驱动电路后驱动信号灯工作，南北支路倒计时显示分别采取两个独立减计数器，以秒脉冲为输入，计数器初始化置数由逻辑电路控制，计数器进位输出输入总控制器中，使系统跳变到下一个状态，计数器输出接到7段译码器进行时间显示。经过在各个显示部分加入合适逻辑电路和多路选择芯片来完成系统特殊功效。 关键词：交通灯控制器 、总控制电路、秒脉冲发生电路、译码显示电路、LED信号灯。

目 录
1 设计任务目标和要求 .............................................................1
1.1 设计任务 ................................................................................1
2 模块及其原理介绍 .................................................................2
2.1 设计总体电路图 ....................................................................2
2. 2 主控器模块.............................................................................3
2.3计数模块 .................................................................................4
2.4置数模块 .................................................................................4
2.5译码电路 .................................................................................6
2.6数码管显示模块 .....................................................................6
2.7数据选择器（MUX） .............................................................6
3 设计方案 .................................................................................7
3.1 设计构思 ................................................................................7
4 试验结果和数据分析 .............................................................7
4.1 功效测试 ................................................................................7
4.2 试验现象 ................................................................................8
4.3 功效分析 ................................................................................9
5 结论和问题讨论 ………………………………………………………………9
6 参考文件 ...............................................................................9

1 设计任务目标和要求
1.1 设计任务
设计一个十字路口红、绿、黄三色信号交通灯控制电路。

1.2 设计要求
1). 用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向， 也有红、绿、黄三个灯。红灯亮严禁通行；绿灯亮许可通行；黄灯亮则给行驶中车辆有时间停靠到禁行线之外。
2).因为主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道绿灯时间较长。当主干道许可通行亮绿灯时，支干道亮红灯。而支干道许可通行亮绿灯时，主干道亮红灯，二者交替反复。主干道每次放行50秒，支干道每次放行30秒。 在每次由亮绿灯变成亮红灯转换过程中间，需要亮5秒黄灯作为过渡，以使行驶中车辆有时间停靠到禁行线以外。
3). 能实现正常、即时显示功效。用DE2上四个七段数码管作为倒计时显示器。分别显示东西、南北方向红灯、绿灯、黄灯时间。
4).能实现特殊状态功效显示。设S为特殊状态传感器信号，当Ｓ=1时，进入特殊状态。当Ｓ=0时，退出特殊状态。按S后，能实现特殊状态功效：
（1）显示器闪烁；
（2）计数器停止计数并保持在原来数据；
（3）东西、南北路口均显示红灯状态；
（4）特殊状态结束后，能继续对时间进行计数。
5).能实现总体清零功效。按下R后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态指示灯亮.
2 模块及其原理介绍
2.1 设计总体电路图

2.2主控器模块
依据设计任务设计4种状态，用二位二进制码（S1 S0）表示，设将红、绿、黄灯分别用 R、G、Y 表示，A、B分别代表主干道东西向和支干道南北向，设主干道绿灯亮时间为TA,支干道绿灯亮时间为TB黄灯亮时间为TY，则有下图所表示交通灯控制状态图。

依据原理设计出主控制器模块图示：

2.3计数模块 计数模块接收置数模块数据后，在秒脉冲作用下进行减法计数。当计时时间抵达，则重置数据后再进行减运算。计数模块也有Ａ和Ｂ两个。 计数模块能够用可预置十进制减计数器，连接成两位十进制计数器。
电路图以下：

2.4置数模块
置数模块分为A、B二个部分，分别给东西、南北方向计数器A和B提供计数时初始值，它们全部是两位BCD码。置数模块A预置数据如表2所表示。

2.5译码电路
译码电路将主控器输出状态(S0 S1 ) 译码为东西、南北方向6个交通灯信号，“1”表示亮灯，“0”表示灭灯，对应真值表如表1所表示。

以此画出译码电路如是：

2.6数码管显示模块
接收到计数模块信号后，经过7447译码器在四个7段数码管上显示东西，南北两个方向红绿灯实时倒数数字。

2.7数据选择器（MUX）
当出现特殊情况时，计时显示发生闪烁，可在计数器后面加入二选一数据选择器，用S和CP控制。
3 设计方案
3.1 设计构思
交通灯控制器框图以下图所表示，包含主控制模块、置数模块、计数模块、译码器模块和数据选择器模块多个部分，其中关键部分是主控制模块。置数模块将交通灯点亮时间预置到置数电路中。计数模块以基按时间秒为单位做倒计时。当计数值减为零即预置时间到，主控电路改变输出状态，电路进入下一个状态倒计时。译码器模块将主控电路目前状态译码为红、绿、黄三色灯点亮信号。

4 试验结果和数据分析
4.1 功效测试：
1、采取MAXPLUSⅡ或Foundation，对各个模块进行仿真，直到模块功效符合设计要求。
2、按总体设计连接各个模块，做系统整体仿真。检测是否功效不足和致命错误。
经过系统仿真得下图所表示为系统仿真结果：

3、把已经调试好整体电路编译后下载到DE2试验板上进行测试，检测系统是否正常运行和功效是否完全合乎设计要求。
4.2 试验现象
1、编译时出现错误警告，经检验发觉是结点粘连，造成多信号输入。是绘制问题，更正后即正常运行。
2、下载到DE2板上试验时，比较稳定。
4.3 功效分析
1.红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向，也有红、绿、黄三个灯。红灯亮严禁通行；绿灯亮许可通行，主干道每次绿灯放行50秒，南北支干道每次绿灯放行30秒；黄灯亮则给行驶中车辆有时间停靠到禁行线之外，东西南北方向由绿灯转换为红灯之前全部有5秒亮黄灯。
2. DE2上四个七段数码管作为倒计时显示器。分别显示东西、南北方向红灯、绿灯、黄灯时间。
3.S为特殊状态传感器信号，当Ｓ=1时，进入特殊状态。当Ｓ=0时，退出特殊状态。按S后，能实现特殊状态功效：
（1）显示器闪烁；
（2）计数器停止计数并保持在原来数据；
（3）东西、南北路口均显示红灯状态；
（4）特殊状态结束后，能继续对时间进行计数。
（5）.R为重置功效传感器信号，按下R后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态指示灯亮。
5 结论和问题讨论
经过此次课程设计，我获益匪浅。我理论水平和实践动手能力全部得到很大提升。此次设计我采取电子电路分析方法，模块化地设计出电路。我对自己在数字电路方面能力有了更为客观评价，尤其是分析和设计逻辑组合电路。整个设计过程中，我经过查找资料、分析电路、选择适宜实用元器件，尽可能使电路做到最好最完善。由此培养了我严谨学习态度，是我认识到做任何事全部不要抱有侥幸心理，一定要踏扎实实地做好。同时也让我认识到电子技术科学领域广袤，学到了很多课堂上学不到知识，同时碰到多种多样新问题，并认真地处理了这些问题。另外对多种电子类设计计算机辅助工含有了更深一步了解。
6 参考文件
1.《数字电子技术基础》 高等教育出版社出版，阎石主编; 2.《现代电子技术实践课程指导》谢云 等 主编，机械工业出版社;
3.《EDA技术和应用》江国强，电子工业出版社，1月;
3.《FPGA和SOPC设计教程: DE2实践》张志刚编著. 西安电子科技大学出版社。