数字电路实验交通灯控制器.docx

数字电路实验报告

交通灯控制器

一、任务要求

设计制作一个用于十字路口的交通灯控制器。

①南北和东西方向各有一组绿、黄、红灯用于指挥交通，绿灯、黄灯和红灯的持

续时间分别为20秒、5秒和25秒；

②当有特殊情况（如消防车、救护车等）时，两个方向均为红灯亮，计时停止，

③当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行；

④用两组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间；

·选做：增加左、右转弯显示控制功能；

·选做：其它自拟功能。

二、系统设计

利用有限状态机描绘出交通灯的状态转移图，并设置记录东西和南北路口可通行时间的全局变量count1，count2。状态间的转移以count1，count2的值作为判断条件。对于两种特殊情况：当复位信号reset为高电平时，则回到最初状态；当紧急输入信号emergency为高电平时，则转移到一特殊状态，emergency结束后则返回当前状态。

三、总体框图及分块设计

①交通灯控制器的逻辑划分方块图

点南东

点

南

东

阵

北向路

灯

西向路

灯

鸣 译码器

器

时间计数

器

控制器 紧急请求

②交通灯控制器逻辑流程图

分频器

系统复位

启动

启动

No

东西向直行，

南北向红灯

过了5秒

东西向红灯，

南北向黄灯

Yes

No

Yes

过了20秒？

过了10秒？

Yes

No

东西向左转，

南北向红灯

东西向红灯，

南北向左转

No

Yes

过了10秒？

过了20秒？

Yes

Yes

No

东西向黄灯，

南北向红灯

过了5秒？

东西向红灯，

南北向直行

No

No

No

Yes

正常运行

是否按下紧急

按钮

全亮红灯，铃声

响起

③交通灯控制器的状态转移图

任何状态

任何状态

紧急按钮（A=1）

全都红灯

东西100

南北100Bell=1

紧急按钮（A=0）

其中图中T

20

T T

10 5

分别是直行，左转和黄灯的时间，通过判断其是否达到

T10

T10=0

东西向直行

（001），南北向红灯（100）点阵（00）

T20=1

东西向左转

（001），南北向红灯（100）点阵（01）

T

10

=1

T20=1

东 西 黄 灯

（010），南北红灯（100）点阵（01）

T5=1

T5=0

T5=1

T5=0

东西向绿灯

（100），南北向黄灯（010）点阵（01）

T10=1

东西向红灯

（100），南北向左转

（001）点阵（01）

T

20

=1

东西向红灯

（100），南北向直行（001）点阵（00）

T10=0

T20=0

另外，在reset信号为高电平时，不论其他状态和信号如何，系统回到最初状态。在reset信号为低电平且emergency为高电平时，两个方向交通灯均为红灯警铃响起，直到emergency恢复低电平时，系统恢复到emergency刚快要出现时系统的状态，并会到之前状态。

分块设计

在我的实验设计中，整个交通灯控制器包括5个模块：①控制器模块control；

②计数模块catcontol；③分频模块fenpin1和fenpin2；④点阵DZ；⑤数码管显示译码模块show；⑥警铃控制器bellcontrol；⑦主函数。现对各个模块的设计作一简要阐述：

①控制器模块control：这是整个程序的核心模块，控制着交通灯状态的转移和交通灯通行时间count1和count2数值的改变，该模块是交通灯状态转移图的程序实现。

②计数模块catcontrol：该模块将count1和count2数值转化为二进制信号并以较高频率扫描数码管的共阴极以显示多位数字的通行时间，是一个初级译码模块。

③分频模块fenpin1：该模块将实验板固有50M晶振时钟频率进频，以产生控制器模块所需的1Hz频率。

Fenpin2：则分成1KHz的供扫频和警铃的响声频率

④点阵DZ：通过contol里面的返回值来控制其显示，行为低电平有效，列位高电平，从第一行开始扫描到第八行。

⑤数码管显示译码模块show：该模块通过对每一位数字进行7段数码管译码以显示该数字，实际上我在实验中用的是8位信号。因为7段数码管实际上有8个输出信号，除了7段数码管，还有小数点显示信号。

⑥警铃控制器bellcontrol：通过返回的紧急信号值来判断是否给警铃一个高电平的信号。

⑦主函数：将各个模块连接起来。

仿真图

①正常运行下

②加了紧急信号

③复位信号

此次试验实现了交通灯的直行控制以及左转的控制，外加了紧急情况。并且在此之上附加了点阵显示交通灯的状态以及响铃的警报。

四.故障分析

我一开始是用50M的晶振频率扫描