电子技术课程设计报告交通信号灯控制器.docx
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电子技术课程设计报告交通信号灯控制器
电子技术课程设计报告
题目：
交通信号灯控制器
学生姓名张晓童
专业自动化
学号3012203174
指导教师孙彪
日期20141215-20141230
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、设计任务和要求
1.基本要求
（1）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间30s。
（2）东西方向与南北方向黄灯亮，时间3s。
（3）南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间20s。
2.另加功能
数码管能显示交通信号灯倒计时的时间
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
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：
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（Q0～Q3）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个触发器上而实现。
在CPD、CPU上升沿作用下Q0～Q3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，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
由上表可知，G=Q1
0Y=Q0R=
1
0
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：
7总电路图
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。
特别是上实验课的时候，都是根据老师提供的引脚图而进行连接芯片的。
而通过这一次的课程设计，不但使我对各类芯片的功能及工作原理的认识有了进一步的提高，而且加强了我的动手能力。
仿真测试正确后，将设计编程下载进选定的目标器件中，作进一步的硬件测试时，出现好几次错误，仔细检查，发现理论有问题。
经过此次的课程设计，让我明白了，仿真是绝对理想的东西。
理论与实际总是有差距的，在实际没有证实前，再好的理论它终究还是理论。
还有就是自信是必须的但也不能够太过乐观，因为即使准备的在充分，总是还有突发情况需要我们面对。
同时，课程设计也是个需要耐心的事，心急吃不了热豆腐，只有一步一个脚印，才能将它做好！
最后，要感谢老师给我们的指导和帮助，谢谢您！
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