电子技术综合设计和实践Word格式.docx
- 文档编号:21516711
- 上传时间:2023-01-30
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:223.33KB
电子技术综合设计和实践Word格式.docx
《电子技术综合设计和实践Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子技术综合设计和实践Word格式.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
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
11.17
2
进一步学习QuartusII,讲解各设计任务及其要求,分配设计任务
11.17
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
11.18
4
在QuartusII和DE2板上实现设计
11.19~11.21
5
演示和验收
6
完成设计报告
11.22~11.23
五、应收集的资料及主要参考文献
[1]尹明.电子技术综合设计与实践教程.西安:
西安电子科技大学出版社,2011.6:
50-53。
[2]阎石主编.数字电子电路基础[第五版].高等教育出版社,2005.12:
215-318
发出任务书日期:
2014年11月17日指导教师签名:
计划完成日期:
2014年11月19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:
DE2版74系列数字芯片逻辑功能
目录
1设计任务目的与要求…………………………………………………1
1.1设计目的………………………………………………………………1
1.2设计要求………………………………………………………………2
2模块及其原理介绍……………………………………………………2
2.1设计总图………………………………………………………………2
2.2各元件部分功能模块…………………………………………………3
3设计方案………………………………………………………………4
3.1设计思路………………………………………………………………4
3.2原理框图………………………………………………………………5
3.3流程图…………………………………………………………………6
4实验结果与数据分析…………………………………………………6
4.1操作步骤………………………………………………………………6
4.2实验现象………………………………………………………………6
5结论与问题讨论………………………………………………………7
5.1完成设计要求的程度…………………………………………………7
5.2问题及解决方法………………………………………………………7
5.3存在的不足及改进思路………………………………………………7
5.4心得体会………………………………………………………………7
6参考文献………………………………………………………………8
1设计任务目的与要求
1.1设计任务目的
旨在加强学生对数字电子技术的认识,提高学生的课程设计水平,加强学生的实验能力
1)设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路。
2)利用DE2板对所设计的电路进行验证;
3)总结电路设计结果。
1.2设计任务要求
1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
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。
3.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。
4.能实现正常的、即时显示功能。
5.能实现特殊状态的功能显示。
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。
6.能实现总体清零功能。
7.利用QUARTUSⅡ软件,设计符合以上功能要求的交通灯控制器。
2模块及其原理介绍
2.1设计电路总图
2.2各元件部分功能模块
2.2.1显示译码模块
显示译码器有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。
在此课程设计中,7447主要用到使能引脚BIN,将S输入的高电平和时钟进行“与”运算,然后输入引脚BIN中,使显示器闪烁。
2.2.2分频模块
通过将DE2板原本的高频时钟分频成秒脉冲时钟,分频到74190计数器和7447显示器。
由于系统提供50MHZ的时钟信号,若要达到秒脉冲的要求,必须将其分频成2^25,故输入由高至低11001便达到设计要求。
2.2.3控制模块/置数模块
将输出的A、B端口接与非入置数引脚LDN,即产生一个二位四进制计数器,输出用于控制总电路的四种状态。
时钟信号引脚CLK接74190MXMN引脚输出的高电平使74160进入下一个控制状态,实现循环控制。
而LDN引脚同时兼顾着R信号低电平时的清零功能。
2.2.4定时模块/计数模块
用两个74190芯片连成一个从99倒计时到00的计数器,其中把个位数的74190芯片CLK连接到脉冲发生器,再把个位数74190输出端的QA、QD用一个与门链接到十位数74190的CLK端。
3设计方案
3.1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、译码器模块、清零模块、定时模块、特殊功能模块几个部分。
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。
1)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1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并在输出端加触发器。
2)译码电路
译码电路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1所示。
采用真值表写出逻辑式后,画出交通灯的译码电路。
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的预置数据如表2所示。
图1交通灯控制器状态图
表1交通灯控制器的真值表
SS1S2
AGARAYBGBRBY
1XX
010010
000
001010
001
010100
010
010001
011
100010
表2置数模块A的预置数据表
主控制器状态
置数模块A的数据
S1S0
Q31AQ21AQ11AQ01A
Q30AQ20AQ10AQ00A
00
0000
0101
01
0011
10
11
0101
0000
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。
计数模块可以用可预置十进制减计数器,连接成两位十进制计数器。
5)特殊功能显示模块
当出现特殊情况时,要求计时显示发生闪烁,将输入和时钟信号进行与运算,用S控制。
6)清零模块
当需要进行系统总清零时,要求74160与74190置数至初始状态,将输入信号接入74160与74190的LDN引脚,用R控制。
7)定时模块
用于控制状态的保持和给出高电平是控制信号转到下一个状态。
3.2原理框图
交通灯控制器框图如图2
图2交通灯控制器框图
3.3流程图
4实验结果与数据分析
4.1操作步骤
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。
4.2实验现象
1)开始显示时,支干道显示器显示55s并做秒脉冲减一计数,亮红灯;
主干道显示器显示50s并做秒脉冲减一计数,亮绿灯。
2)将R开关打至低电平,支干道显示器显示55s,不计数,亮红灯;
主干道显示器显示50s,不计数,亮红灯。
打至高电平,开始计数并支干道亮红灯和主干道亮绿灯
3)将S开关打至高电平,显示模块闪烁,计数停止。
恢复为低电平时,继续计数,显示不闪烁。
5结论与问题讨论
5.1完成设计要求的程度
基本完成课程设计要求
5.2问题及解决方法
在此次的课程设计中,遇到了不少问题,以下就主要问题进行说明
1)问题:
无法置数
解决方法:
检查后发现没有时钟信号给74160的CLK,故后来将定时器模块的74190MXMN输出给74160当时钟。
2)问题:
置数出错
检查后发现,电路中无法保证先进行74160计数加一后进行74190置数的时序,故后来让74190进行计数时让74160进行置数。
3)问题:
清零是恢复不到初始状态
检查后发现,电路中原本用R信号控制置数端的清零方式不可靠,故后来直接将R信号接74160的CLRN引脚
。
5.3存在的不足及改进思路
1)不足:
为了使译码电路简单不易出错,最后设计出来的电路没有完全按照书本指定的时序进行工作。
改进思路:
采用74175作为译码电路即可
2)不足:
R取反接74160和74190LDN引脚后,出现置数不正常,故没有取反,R依旧是高电平时电路正常工作。
不采用开关式清零,采用按钮式清零。
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。
最后,我们终于完成了设计要求。
虽然还是有不足,但这不能否定我们所取到成绩,还有收获到东西,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。
这个课程设计不愧是学校领导为我们创造性的科学安排,感谢你们!
6参考文献
[3]尹明.电子技术综合设计与实践教程.西安:
[4]阎石主编.数字电子电路基础[第五版].高等教育出版社,2005.12:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电子技术 综合 设计 实践