电子技术课程设计报告交通信号灯控制器

题目：交通信号灯控制器

学生姓名 张晓童 专 业 自动化 学 号 3012203174 指导教师 孙彪 日 期 20141215-20141230

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电子技术课程设计报告

一、完成课题的工作基础和实验条件

1．工作基础

在数字电子技术基础教程的学习基础上，由可预置的十进制同步加/ 减计

数器74192，与非门等设计数字电路，利用max+plus和EDA开发系统自动完成红－黄－绿－黄－红……工作循环。

2．实验条件

（1）GW48系列EDA/SOC实验开发系统。提供有目标芯片FPGA-型号

EP1K30TC144-3、数码显示器、二极管、三极管、钮子开关、晶振等资源。

（2）电路设计建议采用下列器件：

74175、74147、74192、7448、ANDX、ORX、NOT等

二、设计任务和要求

1. 基本要求

（1）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间30s。 （2）东西方向与南北方向黄灯亮，时间3s。

（3）南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间20s。

2. 另加功能

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数码管能显示交通信号灯倒计时的时间

三、设计原理分析

1 使用芯片分析 74192图

74192集成计数器的逻辑功能表： 清零 R0 H L L 预置 LD × L H U × × 上升沿 L H H 上升沿

使能 CPCPD × × H D3 × D × 预置数据输入 D2 × C × D1 × B × D0 × A × Q3 L D 2 数据输出 QL C Q1 L B Q0 L A 加法计数 × × × × 减法计数 192 为可预置的十进制同步加/ 减计数器， 共有54192/74192，54LS192/74LS192 两种线路结构形式。其主要电特性的典型值如

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下：

192 的清除端是异步的。当清除端（LR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能。

192 的预置是异步的。当置入控制端（LD）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（A～D）相一致的状态。

192 的计数是同步的，靠CPD、CPU同时加在4 个触发器上而实现。在CPD、CPU上升沿作用下Q0～Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU，此时另一个时钟应为高电平。

2 总体设计方案

秒脉冲

定时器 数码管控制器 交通

3 控制器设计

绿红黄灯工作分四个阶段，即控制器有四个状态T0、T1、T2，T3。在状态T0停留30秒，此间 红灯亮，然后转至状态T1。在状

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态T1停留3秒，此间黄灯亮。然后转至T2，在状态T2下，绿灯亮20秒。然后转至T3状态，黄灯亮3秒。再转至

T0状态循环。红

绿灯控制系统由控制器、定时器、数码管显示电路组成。控制器有4个状态信号：T0、T1、T2和T3，编码分别为00、01、10、11。由Q1Q0表示。一个输出信号W：表示状态转换。4个状态信号分别控制绿红黄三种颜色的灯。W是计数器的回零信号。

控制器电路图如下：

4 定时器设计

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定时器选用可逆计数器74192，它提供30、3、20、3秒的定时信号分别控制控制器状态的转换，当倒计数到零时，计数器产生的回零信号W提供给控制器，使不同颜色交通灯状态发生跳转。计数器由两片74192构成，由双D触发器的输出Q1Q0决定预置时间，Q1Q0=00时，预置时间为30秒，Q1Q0=01时，预置时间为3秒，Q1Q0=10时，预置时间为20秒，Q1Q0=11时，预置时间为3秒。当倒计数到零时，由两个借位输出端B0产生信号通过延时电路控制LD端置数。

定时器部分电路：

5 红绿灯显示电路

控制器状态与信号灯的关系

状态Q1Q0

G Y R 6

00 01 10 11

—

0 0 1 0 —

0 1 0 1 —

1 0 0 0 由上表可知，G=Q1Q0 Y=Q0 R=Q1Q0 可以用门电路实现。

红绿灯显示电路：

6 数码管显示部分

使用实验台模式9，由于实验台上与数码管相连有7段显示译码器，在输出时可以直接输出4位二进制数由实验台将数字转换成7段码显示。

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实验台模式9电路图：

7 总电路图

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四、仿真与调试

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六、总结

首先这次课程设计是成功的，运用了数电课程知识完全独立自主地进行了设计。在上学期上数字电路课程以及数字电路实验课程的时候，对各类芯片的了解与掌握并不是很好。特别是上实验课的时候，都是根据老师提供的引脚图而进行连接芯片的。而通过这一次的课程设计，不但使我对各类芯片的功能及工作原理的认识有了进一步的提高，而且加强了我的动手能力。

仿真测试正确后，将设计编程下载进选定的目标器件中，作进一步的硬件测试时，出现好几次错误，仔细检查，发现理论有问题。经过此次的课程设计，让我明白了，仿真是绝对理想的东西。理论与实际总是有差距的，在实际没有证实前，再好的理论它终究还是理论。还有就是自信是必须的但也不能够太过乐观，因为即使准备的在充分，总是还有突发情况需要我们面对。同时，课程设计也是个需要耐心的事，心急吃不了热豆腐，只有一步一个脚印，才能将它做好！

最后，要感谢老师给我们的指导和帮助，谢谢您！

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jvtp.html