交通灯控制器课程设计说明书精选.doc

中北大学 课 程 设 计 说 明 书 ? ? ? 学生姓名: 学 号： 学 院: ?电子与计算机科学技术学院 专 业: 微电子学 题 目: 交通灯控制器 ? ? 指导教师： 职称: ? ? ? ? 2010 年 1 月 15 日 目录 实验任务············································3 实验目的············································3 设计方案············································3 参考电路设计········································4 实验仪器设备········································9 实验心得············································10 实验任务 设计一个交通灯控制器，具体要求如下： 以红，黄，绿三种颜色的发光管作为交通灯。 绿灯亮表示可以通行,红灯亮表示禁止通行.黄灯亮表示未通过的车辆禁止通行. 每次放行时间为30秒，红转绿或绿转红时，需黄灯亮5秒作为过度。 实验目的 掌握电子电路的一般设计方法和设计流程。 学习使用PROTEL软件绘制电路原理图和印刷版图。] 掌握应用EWB对设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。 设计方案 图1 图1为交通灯控制器的一个参考设计方案。在这一方案中，系统主要由控制器.定时器.脉冲信号发生器.译码器.信号灯组成。 TL.TY为定时器的输出信号，ST为控制器的输出信号。 当车道绿灯亮时，定时器开始记时，当记时到30秒时，TL输出为1，否则，TL=0； 当车道黄灯亮后，定时器开始记时，当记时到5秒时，TY输出为1，否则，TY=0； ST为状态转换信号，当定时器数到规定的时间后，由控制器发出状态转换信号，定时器开始下一个工作状态的定时计数。 交通信号灯有四个状态，用S0. S1. S2 .S3来表示，并且分别分配编码状态为00 .01 .11. 10 ，控制状态为： 控制器状态 信号灯状态 S0（00） 红灯亮 S1（01） 黄灯亮 S2（11） 绿等亮 S3（10） 黄灯亮 表1.状态转换表 图2 画出了控制器的状态转换图，图中TY和TL为控制器的输入信号，ST为控制器的输出信号。 图2. 状态转换图 参考电路设计 1.定时器电路 定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模30的定时信号TL。 计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。74LS163是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。CTp、CTT是交通灯的ASM图数控制端，CO是进位输出端，D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q 3是数据输出端。由两片74LS163级联组成的定时器电路如图3所示。TY和TL为计数器的输出信号。ST为状态转化信号，每当ST输出一个正脉冲，计数器进行一轮计数。 电路图为： 图3. 计数器电路图 2.控制器电路 控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表所示。选用两个D触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1＝ 00状态时，如果TL＝ 0，则控制器保持在00状态；如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1＝ 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项X表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST 。 输 入 输 出 现 态 Q1 Q2 状态转换条件 次 状 态转换信号态 TL TY