教育教学交通灯控制与显示电路综合设计实验编写人佘新平长.ppt
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1、“交通灯控制与显示电路交通灯控制与显示电路” 综合设计实验综合设计实验 编写人:佘新平编写人:佘新平长江大学电工电子实验教学示范中心长江大学电工电子实验教学示范中心一、实验目的一、实验目的1掌握组合逻辑电路的设计方法;掌握组合逻辑电路的设计方法;2掌握时序逻辑电路的设计方法;掌握时序逻辑电路的设计方法;3初步具备数字系统的综合设计能力;初步具备数字系统的综合设计能力;4学会数字电路的软件仿真;学会数字电路的软件仿真;5掌握数字电路的安装和调试方法。掌握数字电路的安装和调试方法。二、实验说明二、实验说明该综合实验按分步实施方式进行。全部实验分为四该综合实验按分步实施方式进行。全部实验分为四部分:
2、部分:第一,方案设计;第一,方案设计;第二,组合逻辑电路的设计与实现;第二,组合逻辑电路的设计与实现;第三,时序逻辑电路的设计与实现;第三,时序逻辑电路的设计与实现;第四,采用第四,采用CPLD/FPGA可编程器件实现整个实验。可编程器件实现整个实验。 该综合设计实验采用该综合设计实验采用理论设计理论设计、软件仿真软件仿真和和电电路安装与调试路安装与调试三步走,以提高学生的综合设计与三步走,以提高学生的综合设计与实践动手能力。实践动手能力。三、实验元器件三、实验元器件该综合实验采取两种不同的技术手段实现:该综合实验采取两种不同的技术手段实现:1常用中、小规模数字电路:集成逻辑门、常用中、小规模
3、数字电路:集成逻辑门、集成编码器、集成译码器、集成数字选择集成编码器、集成译码器、集成数字选择器、集成计数器等。器、集成计数器等。2CPLD/FPGA可编程器件。可编程器件。“交通灯控制与显示电路交通灯控制与显示电路”综合设计实验综合设计实验(1)方案设计方案设计(课外完成)(课外完成)一、问题描述一、问题描述 设计并实现一十字路口的红、绿、黄三色交通设计并实现一十字路口的红、绿、黄三色交通灯控制与显示电路,即每个路口设置一组红、黄、灯控制与显示电路,即每个路口设置一组红、黄、绿交通灯,按图绿交通灯,按图1所示情况变化,以保证车辆、行所示情况变化,以保证车辆、行人通行安全。人通行安全。图图1二
4、、功能分析二、功能分析1基本功能(见前面图)基本功能(见前面图)2扩展功能扩展功能(1)特殊状态控制功能)特殊状态控制功能 特殊状态如紧急车辆随时通行功能受一开关控制,无急车特殊状态如紧急车辆随时通行功能受一开关控制,无急车时,信号灯按正常时序控制。有急车来时,将特殊状态开时,信号灯按正常时序控制。有急车来时,将特殊状态开关按下,不管原来信号灯的状态如何,一律强制让两个方关按下,不管原来信号灯的状态如何,一律强制让两个方向的红灯同时点亮,禁止其它车辆通行,同时计时停止;向的红灯同时点亮,禁止其它车辆通行,同时计时停止;特殊状态结束后,恢复原来状态继续运行。特殊状态结束后,恢复原来状态继续运行。
5、(2)信号灯点亮时间预置功能)信号灯点亮时间预置功能控制电路在任何时候可根据实际情况修改信号灯点亮时间。控制电路在任何时候可根据实际情况修改信号灯点亮时间。(3)各路口交通灯故障报警功能(选做)各路口交通灯故障报警功能(选做)交通灯控制电路发出警报,说明各路口交通灯同时熄灭或点交通灯控制电路发出警报,说明各路口交通灯同时熄灭或点亮的情况不符合预定要求。亮的情况不符合预定要求。三、设计任务与要求三、设计任务与要求 假设东西方向的绿灯点亮时间为假设东西方向的绿灯点亮时间为Te ,同时也是,同时也是南北方向的禁行时间;南北方向的绿灯点亮时间为南北方向的禁行时间;南北方向的绿灯点亮时间为Ts ,同时也
6、是东西方向的禁行时间;此外,东西、,同时也是东西方向的禁行时间;此外,东西、南北方向的黄灯点亮时间均为南北方向的黄灯点亮时间均为Ty 。1参考图参考图1,定义交通灯的状态,确定状态表;,定义交通灯的状态,确定状态表;2根据实际交通灯转换过程,设计交通灯的状态转根据实际交通灯转换过程,设计交通灯的状态转换图;换图;3按交通灯的功能要求,设计系统的电路模块图。按交通灯的功能要求,设计系统的电路模块图。四、设计思路:四、设计思路:1参考图参考图1,定义交通灯的状态,确定状态表;,定义交通灯的状态,确定状态表;状状态东西方向东西方向南北方向南北方向时间(s s)S S0 0绿灯亮绿灯亮红灯亮红灯亮Te
7、S S1 1黄灯亮黄灯亮红灯亮红灯亮TyS S2 2红灯亮红灯亮绿灯亮绿灯亮TsS S3 3红灯亮红灯亮黄灯亮黄灯亮Ty状状态东西方向东西方向南北方向南北方向时间(s s)S S0 0绿灯亮绿灯亮红灯亮红灯亮TeS S1 1黄灯亮黄灯亮红灯亮红灯亮TyS S2 2红灯亮红灯亮绿灯亮绿灯亮TsS S3 3红灯亮红灯亮黄灯亮黄灯亮Ty、状态转换图状态转换图2、设计的系统模块框图分为两部分、设计的系统模块框图分为两部分 :第一部分第一部分:组合逻辑电路部分组合逻辑电路部分解决三个问题解决三个问题:(1)不同状态下交通灯的控制;)不同状态下交通灯的控制;(2)交通灯灯亮时间的预置;)交通灯灯亮时间的预
8、置;(3)交通灯灯亮时间的显示。)交通灯灯亮时间的显示。状态状态输入输入状态译码、状态译码、输出电路输出电路交通灯单元交通灯单元(6对)对)灯亮时间灯亮时间预置电路预置电路计时显示电路计时显示电路(两位)(两位)第二部分第二部分:时序逻辑电路部分时序逻辑电路部分解决两个问题解决两个问题:(1)交通灯灯亮时间的倒计时;)交通灯灯亮时间的倒计时;(2)交通灯不同状态的产生及其转换;)交通灯不同状态的产生及其转换;状态产生及状态产生及其转换电路其转换电路时间倒计时时间倒计时电路电路时间时间显示显示状态状态输出输出时间预时间预置电路置电路“交通灯控制与显示电路交通灯控制与显示电路”综合设计实验(综合设
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