数字系统实验报告.doc

数字电路课程设计报告
交通灯控制系统
一、任务要求:
设计一个十字路口的交通灯定时控制系统,基本要求如下:
(1)甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间都设为25秒。
(2)每次绿灯变红灯时,黄灯先亮5秒钟,才能变换运行车道。
(3)要求通行时间和黄灯亮的时间均可在0-99s内任意设定。
二、摘要:
在城镇街道的十字交叉路口,为保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路上禁止通行;黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆禁止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮表示该道路上可以通行。交通信号灯控制电路自动化控制十字路口两组红、黄、绿交通信号灯的状态转化,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口管理的自动化。
三、方案论证:
(1)分析系统的逻辑功能,画出其框图
交通灯定时控制系统的原理框图如图1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源,译码器输出两组信号灯的控制信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统的主要部分,由它控制定时器和译码器的工作。图中:
TL :表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒,即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到,TL=1,否则TL=0;TY :表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到,TY=1,否则,TY=0;ST :表示定时器到了规定的时间后,由控制器发出状态转换信号,由它控制定时器开始下一个工作状态的定时。
定时器
甲车道信号灯
秒脉冲
发生器
TL TY ST
译码器
控制器
乙车道信号灯

图1 交通灯控制系统原理框图
(2)画出交通灯控制系统的ASM(算法状态机)图
一般十字路口的交通灯控制系统的工作状态及其功能如表:
控制器状态
信号灯状态
车道运行状态
S0(00)
S1(01)
S3(11)
S2(10)
甲绿,乙红
甲黄,乙红
甲红,乙绿
甲红,乙黄
甲车道通行,乙车道禁止通行
甲车道缓行,乙车道禁止通行
甲车道禁止通行,乙车道通行
甲车道禁止通行,乙车道缓行
控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见,把灯的代号和灯的驱动信号合二为一,并作如下规定:
AG=1:甲车道绿灯亮;BG=1:乙车道绿灯亮;
AY=1:甲车道黄灯亮;BY=1:乙车道黄灯亮;
AR=1:甲车道红灯亮;BR=1:乙车道红灯亮。
由此得到交通灯的ASM图,如图2所示:

AR BY
ST
AG BR

0

1
TY
TL

0
1
0
0
1
1
ST
TL
AR BG
ST
TY
AY BR
ST


图2交通灯控制系统的ASM图
四、理论设计:
单元电路的设计
①定时器
定时器由与系统秒脉冲同步的计数器构成,要求计数器在状态转换信号ST作用下,先清零,然后在时钟上升沿作用下,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25的定时信号TL。













②控制器
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