1、計算機學院數字系統課程設計第一章 系統概述1.1系統開發背景和意義1.1.1系統開發背景隨著社會經濟的發展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關系的協調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。隨著城市機動車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現了交通超負荷運行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路還是無法保障暢通安全。交通信號燈的出現，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1.1.2 系統開發意義自從交通燈誕生

2、以來，其內部的電路控制系統就不斷的被改進，設計方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。尤其是近幾年來，隨著電子與計算機技術的飛速發展，電子電路分析和設計方法有了很大的改進，電子設計自動化也已經成為現代電子系統中不可缺少的工具和手段，這些為交通燈控制電路的設計提供了一定的技術基礎。我所設計的交通燈雖然很簡單，但是在一定程度上也能符合現代交通燈的要求。1.1.3設計任務設計一個交通燈信號控制器。有一條主干道和一條支干道的匯合點形成的十字交叉路口，為確保車輛安全、迅速地通行，在交叉處的每個入口處設置了紅、黃、綠三色信號燈.紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮提醒司機將行駛中的車輛禁行線之外

3、.1.1.4設計要求主、支干道交替通行，主干道每次放行9t，支干道每次放行5t(t=5秒)。每次綠燈變成紅燈時，黃燈亮t。(此時另一干道的紅燈不變)。第二章 原理分析2.1狀態分析 表2-1交通燈狀態表（假設主干道先通行，并且時剛從0秒開始）時鐘主干道交通燈狀態支干道交通燈狀態19t紅滅黃滅綠亮紅亮黃滅綠滅10t紅滅黃亮綠滅紅亮黃滅綠滅1116t紅亮黃滅綠滅紅滅黃滅綠亮17t紅亮黃滅綠滅紅滅黃亮綠滅由圖可以看出具體的循環周期為17t，因此我們可以采用74ls190來做控制器，而t=5秒。2.2狀態轉換圖 19t17t10t1016t 圖2-1 主、支干道的交通燈的狀態轉換圖第三章 操作步驟3.

4、1 步驟示意框圖 圖3-1組合邏輯電路設計步驟示意框圖 3.2 真值表由狀態圖列出真值表 選用jk觸發器，設狀態編碼為：s0=00 s1=01 s2=11 s3=10，其輸出為q1 q0，則其狀態表為： 表3-1狀態編碼與信號燈關系表現態次態輸出q1nq0nq1n+1q0n+1gayaragbybrb0001100001011101000111100011001000001010計數器選用集成電路74190進行設計。74190是十進制同步可逆計數器，它具有異步并行置數功能、保持功能。74190沒有專用的清零輸入端，但可以借助qa、qb、qc、qd的輸出數據間接實現清零功能。表3-2 74190

5、的狀態表 ctend/uclkloada b c dqa qb qc qd0xx0x x x xa b c d01pos1x x x xcount down00pos1x x x xcount up1xxxx x x xqa0 qb0 qc0 qd0現選用兩個74190芯片級聯成一個從可任意設定時間0099倒計至00的計數器，其中作為個位數的74190芯片的clk接秒脈沖發生器（頻率為1），再把個位數74190芯片輸出端的qa、qd用一個與門連起來，再接在十位數74190芯片的clk端。當個位數減到0時，再減1就會變成9， 0（0000）和9（1001）之間的qa、qd同時由0變為1，把qa、

6、qd與起來接在十位數的clk端，此時會給十位數74190芯片一個脈沖數字減1，相當于借位。具體連接方法如圖3-2： 圖3-2信號ld由兩個芯片的8個輸出端用或門連起來，決定倒計時是置數，還是計數。工作開始時，ld為0，計數器預置數，置完數后，ld變為1，計數器開始倒計時。當倒計時減到數00時，ld又變為0，計數器又預置數，之后又倒計時，如此循環下去。 圖3-33.3 總體電路圖 圖3-4 總體電路圖3.4仿真效果點擊啟動按鈕,便可以進行交通燈控制系統的仿真，電路默認把通車時間設為25秒，打開開關后，東西方向綠燈亮，“東來西往”的行人車輛都可自由通行；南北方向車道的紅燈亮，南來北往的行人車輛皆禁

7、止通行。時間顯示器從預置的25秒，以每秒減1，減到數5時，東西方向車道的綠燈轉換為黃燈，而且黃燈每秒閃一次，其余燈都不變。減到數1時，1秒后顯示器又轉換成預置的25秒，東西方向車道的黃燈轉換為紅燈，人行道的紅燈轉換為綠燈；南北方向車道的紅燈轉換為綠燈，人行道的綠燈轉換為紅燈。如此循環下去。圖3-5模擬輸出界面結束語以上設計的是一個簡單的交通燈信號控制器電路，在具體的實現過程中，對于時序電路的設計思想有了進一步的理解。開始拿到題目的時候,還不知道怎么去做,因為自己對這門課的一般設計都不是很會.對很多的芯片的功能都不是很清楚.還有ewb仿真軟件,以前才來沒有接觸過,只是現在需要的時候才開始用它,它

8、的功能,按鍵都不清楚.通過這次課程設計，加強了我動手、思考和解決問題的能力.現在設計已經做好了,自己感覺還是比較好的,雖然花了很多的時間,但學到了很多東西.做課程設計的時候,自己把整個書本都看了幾遍,增強了自己對知識的理解,很多以前不是很懂的問題現在都已經一一解決了.在課程設計的過程中,我想了很多種方案,對同一個問題(像計數器的接法)都想了很多種不同的接法,運用不同的芯片進行了比較,最后還是采取了上面的方法進行連接.在連線過程中,經常會遇到一些問題,比如接錯線,無意中刪除了一些線等,使自己感覺到有點點的力不從心.從開始做課程設計那天起,腦中天天都想著同樣的問題,怎么去接線,怎么去把電路弄得更加簡單,怎么別人更容易看懂.但似乎時間過得真的很快,我用了好幾天才把它完全弄完,完成后,心里有一種說不出的高興.這次課程設計之后,使我明白了,做任何事情都要認真仔細,不然的話,你會花更多的時間才會做好.課程設計有利于提高我們的動手能力,能把我們所學的書本知識運用到實際生活中去.同時也豐富了我們的業余生活,提高我們對知識的理解能力.最后要感謝老師及同學們對我的幫助，這樣我才能順利的完成這次設計實驗。參考文