西电电院数电大作业

数电大作业学院：电子工程学院

选题一：交通灯

一、设计要求

为了确保十字路口的车辆顺利畅通地行驶，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示暂时的停车，等待信号；绿灯亮表示可以通行。

1.设计一个十字路口交通信号灯控制器，其要求如下：

设南北方向的红、黄、绿灯分别为r，y，g；东西方向的红、黄、绿灯分别为R，Y，G，满足图1 的工作流程并且可以并行工作：g（R）→r（G），黄灯用于提示绿灯变为红灯或者绿灯变为红灯。

2.满足两个方向的工作时序：其中令东西方向为主干道方向，绿灯亮30秒，红灯亮20秒，黄灯5秒；南北方向为支线，绿灯20秒，红灯30秒，黄灯5秒。

3.十字路口要有数字显示装置（数码管），作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。

二、方案

1、总体设计方案

分析系统的逻辑功能需求后，交通灯控制系统将主要由以下几个部分构成：定时脉冲发生器、状态机、控制器、译码器、延时器、彩灯。定时脉冲发生器发出以1S为单位的定时脉冲，状态机控制交通灯红、绿、黄状态的变化，而控制器将控制数码管的倒计时，并将对状态机进行反馈。延时器、译码器与交通彩灯将由状态机的输出信号进行相应的信号灯变化。总体设计框图如下：

为实现倒计时功能，可由555芯片设计一个1S为周期，50%占空比的脉冲电路，以控制控制器的时钟。

3、状态机设计

将图一的四个状态分别以00、01、11、10表示，则可用双D触发器构成一个简单的状态机

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4、控制器设计

控制器主要实现倒计时功能，但普通计数器只有正向计数功能，固在计数输

经过分析上表，其中每个状态的初始值都可由状态机的输出状态进行置数。

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D5=Q1与非Q2 。

5、延时、译码、及信号灯设计

信号灯同样可由状态机的输出信号控制，其中用“1”表示灯亮，“0”表示

由译码器的两个输出脚经过或门得到。

但是，为了实现在29、04、19秒变灯还必须在状态机与译码器之间加上一个延时器，当变灯信号到达后，延时一秒，再经由译码器控制信号灯变化，而这同样也可以由一个双D触发器实现。

三、设计实现

1、定时脉冲发生器硬件设计

2、状态机设计

状态机的触发时钟由两片控制器的进位RCO1与RCO2经过一个或门得到，即高低位片同时到达“0”时，触发状态机进入下一状态。

双D触发器实现状态机

3、控制器设计

由计算结果，可得控制器硬件电路，其中高低位片的置数都由状态机控制，当计数片倒数到达“0”后产生RCO，拉低LD电位，使置数。高低计数片的输出端连接48后控制数码管。另外，为了消除电路刚启动时的乱码，可在计数片的输出端上接一个四线与非门，当电路启动，并且低位片显示出“F”时，同样也实现置数功能。

4、延时器及信号灯设计

上图中延时器的CLK是状态机的CLK去非，即先将Q1、Q2储存在延时器中，当状态机发生状态转移的下一秒，再将Q1、Q2输出至译码器。

5、总电路图(仿真结果)

选题二：智能数字钟

一、设计要求

1、显示时、分、秒。

2、24小时制。

3、具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。

4、为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。

二、方案

1、4060构成脉冲发生及分频电路

2、74LS47构成译码驱动电路

4、74390构成六进制计数器

6、74390构成二十四进制计数器

7、校时电路

校时电路（分校时时，不会进位到小时）8、总设计电路图（仿真结果）