數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計大作業(yè)報告（2013/2014學(xué)年第二學(xué)期）???交通燈管理系統(tǒng)學(xué)生姓名班級學(xué)號理工強(qiáng)化班學(xué)院(系)貝爾英才學(xué)院專業(yè)一、實(shí)驗(yàn)要求：設(shè)計一個交通燈管理系統(tǒng)。其功能如下：(1)公路上無車時，主干道綠燈亮,公路紅燈亮；(2)公路上有車時，傳感器輸出C=1，且主干道通車時間超過最短時間，主干道交通燈由綠→黃→紅，公路交通燈由紅→綠；(3)公路上無車，或有車

2、，且公路通車時間超過最長時間，則主干道交通燈由紅→綠，公路交通燈由綠→黃→紅；(4)假設(shè)公路綠燈亮的最長時間等于主干道綠燈亮的最短時間，都為16秒，若計時到E=1；黃燈亮的時間設(shè)為4秒，若計時到F=1。當(dāng)啟動信號S=1時，定時器開始計時。二、設(shè)計思路：1、系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)：——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------處理器主綠HG主黃HY

3、主紅HR公綠FG公黃FY公紅FR初始結(jié)構(gòu)框圖說明：（1）、輸入信號為：傳感器輸出C，啟動信號S，16s計時到E，4s計時到F；（2）、輸出信號為：主干道綠燈亮HG，主干道黃燈亮HY，主干道紅燈亮HR；公路綠燈亮FG，公路黃燈亮FY，公路紅燈亮FR；（3）、輸入和輸出信號均為高電平有效。4s計時到信號F圖12.5.2系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)框圖2、建立系統(tǒng)ASM圖：分析題目要求建立ASM圖。T0：干道綠燈亮，公路紅燈亮，若C=0，E=0，保持T0狀態(tài)。若公路上有車C=1，且干道通行最短時間（16s）E=1，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到T1狀態(tài)，此時S=1啟動重新計時。T1：干道黃燈亮，

4、公路紅燈亮。黃燈亮的時間到（4s）F=1，轉(zhuǎn)到T2，S=1。，轉(zhuǎn)換到T3。T2：主干道紅燈亮，公路綠燈亮。若公路通行的最長時間到（16s）若時間未到看公路上還有無車輛，有車時（C=1）保持T2,無車時（C=0）——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------轉(zhuǎn)到T3，S=1。T3：主干道紅燈亮，公路黃燈亮，若黃燈亮?xí)r間到（4s）F=1，轉(zhuǎn)

5、換到T0，S=1。每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換后都要重新計時。系統(tǒng)ASM圖如下：3、處理器設(shè)計：根據(jù)ASM圖列出處理器明細(xì)表，如下：數(shù)據(jù)處理器明細(xì)表首先設(shè)計定時電路，根據(jù)明細(xì)表知道S是啟動定時器的信號，E、F為定時器的輸出信號，標(biāo)志16S和4S的計時到。由于最長計時為16S因此可選用一片74161芯片實(shí)現(xiàn)，電路圖如下圖所示。其中S即為控制器送來的啟動定時信號，高電平有效，將S送入74161的LD端，實(shí)現(xiàn)同步置“0”操作，開始一次重新計時。增加兩個JK觸發(fā)器是為了消除電路的冒險現(xiàn)象。對于計時到信號E和F，本來是F=(T1?T3)Q0Q1；E=(T0?T2)Qcc，但是由于

6、表達(dá)式同時有兩個以上的變量發(fā)生變化，可能產(chǎn)生冒險現(xiàn)象。增加兩個JK觸發(fā)器，將一個狀態(tài)鎖存一個時鐘周期，從而消除冒險。__定時器電路邏輯圖（2）然后設(shè)計指示燈驅(qū)動電路。根據(jù)處理器明細(xì)表可知驅(qū)動電路為組合電路，可根據(jù)明細(xì)表列出其真值表，如下圖所示。指示燈驅(qū)動電路真值表——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------指示燈驅(qū)動電路如圖所示。指示

7、燈驅(qū)動電路邏輯圖4、控制器設(shè)計：根據(jù)每態(tài)一個觸發(fā)器的方法實(shí)現(xiàn)控制器。由4個DFF對4個狀態(tài)T0、T1、T2、T3進(jìn)行編碼。根據(jù)ASM圖直接推導(dǎo)激勵函數(shù)為：D0?T0(C?E)?T3FD1?T0CE?T1FD2?T1F?T2EC________D3?T2(E?C)?T3F__輸出控制信號S發(fā)給處理器用來啟動定時電路，其表達(dá)式為：S?T0CE?T1F?T2(E?C)?T3F__由此可得控制器電路圖如下圖所示。*注：接入電路的激勵：（）+T3FD0=T（）+T3F轉(zhuǎn)換：D0=T0C+E0C+E最終接入電路的激勵為：D0=T0CE+T3F控制器電路圖綜合控制器和

8、處理器電路可得整個系統(tǒng)的邏輯圖，如下圖所示?！?/p>