1、大作业报告（ 2013 / 2014 学年 第二学期）数字电路与系统设计交通灯管理系统学生姓名 班级学号学院(系) 贝尔英才学院 专 业 理工强化班一、 实验要求：设计一个交通灯管理系统。其功能如下：(1)公路上无车时，主干道绿灯亮,公路红灯亮；(2)公路上有车时，传感器输出 C=1，且主干道通车时间超过最短时间，主干道 交通灯由绿黄红，公路交通灯由红绿；(3)公路上无车，或有车，且公路通车时间超过最长时间，则主干道交通灯由红绿，公路交通灯由绿黄红；(4)假设公路绿灯亮的最长时间等于主干道绿灯亮的最短时间，都为 16 秒，若计时到 E=1；黄灯亮的时间设为 4 秒，若计时到 F=1。当启动信号
2、 S=1 时，定时器开始计时。二、 设计思路： 1、 系统初始结构： 处理器控制器 指示灯驱动电路定时器传感器信号C T 主绿HG主黄HY主红HR公绿FG公黄FY公红FR图12.5.2 系统初始结构框图 启动信号S16s计时到信号E4s计时到信号F初始结构框图说明：（1） 、输入信号为：传感器输出 C，启动信号 S， 16s 计时到 E，4s 计时到 F；（2） 、输出信号为：主干道绿灯亮 HG，主干道黄灯亮 HY，主干道红灯亮HR；公路绿灯亮 FG，公路黄灯亮 FY，公路红灯亮 FR；（3） 、输入和输出信号均为高电平有效。2、建立系统 ASM 图：分析题目要求建立 ASM 图。：干道绿灯亮
3、，公路红灯亮，若 C=0，E=0，保持 状态。若公路上有车0T 0TC=1，且干道通行最短时间（16s）E=1，系统转换到 状态，此时 S=11启动重新计时。：干道黄灯亮，公路红灯亮。黄灯亮的时间到（4s）F=1 ，转到 ，S=1。1T 2T：主干道红灯亮，公路绿灯亮。若公路通行的最长时间到（16s ） ，转换到2。若时间未到看公路上还有无车辆，有车时（C=1）保持 ,无车时3 2（C=0）转到 ，S=1 。3T：主干道红灯亮，公路黄灯亮，若黄灯亮时间到（4s）F=1 ，转换到 ，3T 0TS=1。每次状态转换后都要重新计时。系统 ASM 图如下：3、处理器设计：根据 ASM 图列出处理器明细
4、表，如下：数据处理器明细表操作表 状态变量表控制信号 操作 状态变量 定义0THG=1，FR=11HY=1，FR=12HR=1，FG=13THR=1，FY=1S 启动定时器EFE=1F=1首先设计定时电路，根据明细表知道 S 是启动定时器的信号，E、F 为定时器的输出信号，标志 16S 和 4S 的计时到。由于最长计时为 16S 因此可选用一片74161 芯片实现，电路图如下图所示。其中 S 即为控制器送来的启动定时信号，高电平有效，将 S 送入 74161 的 端，实现同步置“0”操作，开始一次重新_DL计时。增加两个 JK 触发器是为了消除电路的冒险现象。对于计时到信号 E 和 F，本来是
5、 F= ；E= ，但是由于表达式同时有两个以上的变量1301(T)Q02()cT发生变化，可能产生冒险现象。增加两个 JK 触发器，将一个状态锁存一个时钟周期，从而消除冒险。定时器电路逻辑图（2）然后设计指示灯驱动电路。根据处理器明细表可知驱动电路为组合电路，可根据明细表列出其真值表，如下图所示。指示灯驱动电路真值表HG HY HR FG FY FR0T1 0 0 0 0 110 1 0 0 0 120 0 1 1 0 03T0 0 1 0 2 0指示灯驱动电路如图所示。指示灯驱动电路逻辑图4、控制器设计：根据每态一个触发器的方法实现控制器。由 4 个 DFF 对 4 个状态 、 、0T1、 进行编码。根据 ASM 图直接推导激励函数为：2T3FTECD3_0)(11_2233)(FTCED输出控制信号 S 发给处理器用来启动定时电路，其表达式为：S3_210)(由此可得控制器电路图如下图所示。*注：接入电路的激励：转换： 0D=TC+EF3（ ） 0D=TC+EF3（ ）最终接入电路的激励为：控制器电路图综合控制器和处理器电路可得整个系统的逻辑图，如下图所示。
