完整版交通灯毕业课程设计Word格式.docx
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一、课程设计的内容
设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路。
二、课程设计的要求与数据
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。
红灯亮禁止通行;
绿灯亮允许通行;
黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外。
2).由于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。
当主干道允许通行亮绿灯时,支干道亮红灯。
而支干道允许通行亮绿灯时,主干道亮红灯,两者交替重复。
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的转换过程中间,需要亮5秒的黄灯作为过渡,以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。
3).能实现正常的、即时显示功能。
用DE2上的四个七段数码管作为倒计时显示器。
分别显示东西、南北方向的红灯、绿灯、黄灯时间。
4).能实现特殊状态的功能显示。
设S为特殊状态的传感器信号,当S=1时,进入特殊状态。
当S=0时,退出特殊状态。
按S后,能实现特殊状态功能:
(1)显示器闪烁;
(2)计数器停止计数并保持在原来的数据;
(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).能实现总体清零功能。
按下R后,系统实现总清零,计数器由初始状态开始计数,对应状态的指示灯亮。
6).利用QUARTUSⅡ软件,设计符合以上功能要求的交通灯控制器。
用图形输入方法。
控制器、计数器的功能用功能仿真的方法验证,可通过观察有关波形确认电路设计是否正确。
通过编译,仿真和综合,并下载到相应芯片中实现,最后在学习机上验证设计课题的正确性。
在学习机上验证结果。
三、课程设计应完成的工作
●根据设计要求,选取实现各种功能的集成芯片,划分各个功能模块。
●用QuartusII绘制电路原理图,并分配引脚,编译仿真。
●接入DE2电路板进行功能测试。
●对有缺陷的功能模块进行分析修改,以完善功能。
●完成课程设计报告书。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
QuartusII入门学习,熟悉设计流程
实2-214
9.13
2
进一步学习QuartusII,讲解各设计任务及其要求,分配设计任务
9.14
3
通过查阅资料,独立完成电路设计,提交纸质电路原理图草稿
9.15
4
在QuartusII和DE2板上实现设计
916
5
演示和验收
9.16
6
完成设计报告
9.18
五、应收集的资料及主要参考文献
[1]AllenDenver.SerialCommunicationsinWin32[OL].
[2]阎石等.数字电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2006.5
发出任务书日期:
2011年9月13日指导教师签名:
计划完成日期:
2021年9月16日基层教学单位责任人签章:
主管院长签章:
摘要
本文是关于交通灯控制器,采用AlteraDE2实验版进行实验设计。
采用74系列数字芯片进行逻辑电路的搭建,实现课题所要求的功能。
在Quartus2上建立对应的数字逻辑电路图,根据操作流程,进行功能仿真和时序仿真,达到要求目的以后,生成目标文件配置DE2版,实现任务设计。
关键词交通灯DE274系列数字芯片逻辑电路
目录
1设计任务目的及要求1
1.1XXXXXXXX1
2原理与模块介绍1
2.1XXXXXXXX1
3设计方案1
3.1XXXXXXXX2
4实验结果与数据处理2
4.1XXXXXXXX2
5结论与问题讨论2
5.1XXXXXXXX2
参考文献3
附录3
(每一部分具体分成几个小节由你自己确定,此处只是示意;
请在正文中以“标题”形式修改和添加小节标题,然后更新此目录)
1设计任务目的及要求
1设计任务:
2设计要求:
2).由于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。
2原理与模块介绍
1.分频模块
本设计用一个74292芯片来分频以供DE板使用。
因为系统提供的50MHZ频率太高,当下载到DE2板子上的时候,无法辨别出其变化,所以必须要分频,分频后的频率约为1.6MHZ。
如图1所示
图1
2.主控器模块
根据设计任务,共有4种状态,可以用二位二进制码(S1S0)表示,若将红、绿、黄灯分别用R、G、Y表示,A、B分别代表主干道的东西向和支干道的南北向,设主干道绿灯亮的时间为TA,支干道绿灯亮的时间为TB黄灯亮的时间为TY,则有如图2所示交通灯控制状态图。
根据这个状态图可得出主控制器的电路。
该电路可设计成时序电路,也可以设计成组合电路。
图2
在本设计中,将采用74160来产生4种状态,输出端只需接低两位,然后接一个与门返回LDN端,使其不断循环。
如图3所示
图3
3.置数模块
置数模块分为A、B二个部分,分别给东西、南北方向的计数器A和B提供计数时的初始值,它们都是两位BCD码。
置数模块A的预置数据如下表所示,置数原理图如图4所示
主控制器状态
置数模块A的数据
S1S0
Q31AQ21AQ11AQ01A
Q30AQ20AQ10AQ00A
00
1010
0000
01
1000
10
1000
11
0000
图4
4.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。
当计时时间到达,则重置数据后再进行减运算。
计数模块也有A和B两个。
用两个74190芯片连成一个从99倒计时到00的计数器,用个位的RCON接到十位的74190芯片,以产生进位。
计数模块如图5所示
图5
(1)
图5
(2)
5.译码电路模块
将主控器的输出状态(S0S1)译码为东西、南北方向6个交通灯的信号,“1”表示亮灯,“0”表示灭灯,对应的真值表如表2所示。
SS1S2
AGARAYBGBRBY
000
100010
001
001010
010
010100
011
011001
表2
译码电路将采用74175芯片,产生6种不同的信号。
如图6所示
图5
6.显示译码模块
显示译码器由7段可发光的线段组成,每个线段都是发光二极管。
发光二极管使用的材料与普通的二极管不同,外加正电压的时候,大量的电子和空穴在扩散过程中复合,其中一部分电子从倒带跃迁到介带,把多余的能量以光的形式散发出来。
设计中,将采用7447芯片作为译码部分。
具体电路如图7所示
图6
3设计方案
1设计思路
交通灯控制器的框图如图1所示,包括置数模块、计数模块、主控模块和译码器模块几个部分。
置数模块将交通灯的点亮时间预置到置数电路中。
计数模块以基准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的倒计时。
译码器模块将主控电路的当前状态译码为红、绿、黄三色灯的点亮信号。
其中,核心部分是主控制模块。
图1交通灯控制器框图
2.总的设计流程图
4实验结果与数据处理
4.1模拟仿真
使用可编程逻辑器件和QUARTUSII软件,用原理图输入方法,进行编译,仿真。
4.2下载
模拟仿真结果正确后,结合实验板设置各输入、输出端;
指定下载芯片,重新编译。
编译结果正确后下载到相应芯片中。
4.3实验现象
1.在QuartusII软件上创建工程文件进行编译,分配引脚,连接DE2版,配置FPGA。
2.按复位按键,计数器开始计时,显示译码器上显示时间。
3.再按复位按键,计数器暂停工作,显示译码器清零。
5结论与问题讨论
5.1完成设计要求的程度
我们组所完成的交通灯,电路图是设计出来了,但由于知识和理论的缺乏,编译的功能是能够实现,但功能是无法实现,可能是DE板的问题。
5.2问题及解决方法
错误情况:
无法实现交通灯功能。
错误原因:
可能DE板的问题
错误改正:
鉴于实验室情况,无法更换DE板
5.3存在的不足及改进思路
对与这个电路的设计,不足还是存在的。
我们所设计的交通灯,存在多种原因无法实现。
鉴于知识和理论的缺乏,我们目前是无法通过自己的力量实现这个功能的,所以对于大三的我们来说,对于年轻的我们来说,时间还是有的,只要我们花多时间在数字电子技术上,功能还是会实现的。
5.4心得体会
在本次的实验过程当中,我们小组的人员都非常努力,大家同心协力去翻阅资料,废寝忘食,齐齐设计电路的方案,共同讨论问题。
但由于这方面的数字电子技术的知识和理论的缺乏,时间的不充足,大家都还是按照教学要求设计电路出来,功能是有的,只是可惜最后无法实现全部功能出来,说明存在的问题是很多的。
但是在整个过程里我们还是收获到东西,我们加深了对数字电子技术的了解,丰富了这门课程的知识。
更重要的是,通过这次实验,我们深深了解到团队合作的重要性,培育了我们合作交流的能力,领悟到科学的魅力和电子技术的重点,还大大提升了我们动手动口的能力,最终我们收获了很多。
参考文献
[1]王炳锡等.数字水印技术[M].西安:
西安电子科技大学出版社,2003:
.
[2]AllenDenver.SerialCommunicationsinWin32[OL].-us
libraryms810467.aspx,.
[3]王冰,张仲选.基于载体信息值比较的信息隐藏方法[J].西北大学学报(自然科学版),2004,34(4):
[4]数字电子电路基础(第五版)阎石主编高等教育出版社2005.12
附录
1设计总电路图
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 完整版 交通灯 毕业 课程设计