交通灯控制逻辑电路设计实验报告
交通灯实验报告
基于FPGA 实现的交通灯控制器一、实验室名称通信实验室(实训楼二楼)二、实训内容本实验为Verilog HDL 的程序设计仿真，通过实验掌握状态机，时序CLK 的控制模块，及时序同步的控制方式。
实验要求：1.LED 灯显示交通灯状态。
2.7段数码管显示当前状态剩余时间。
状态要求：1.主干道绿灯亮35s 支道绿灯亮25s 。
2.当主干道绿灯亮时，支道亮红灯。
3.由绿灯转红灯时，黄灯亮5s 。
3.时钟为1KHz 。
能实现倒计时显示。
4.由初始状态开始计数，对应状态指示。
三、实验原理3.1设计思路和原理本次设计是针对十字路口，进行南北和东西直行情况下交通灯控制。
设定东西方向为主干道方向，根据交通灯的亮的规则，在初始状态下四个方向的都为红灯亮启，进入正常工作状态后，当主干道上绿灯亮时，支干道上红灯亮，持续35S 后，主干道和支干道上的黄灯都亮启，持续5S 后，主干道上红灯亮启，支干道上绿灯亮启持续25S ，之后主干道和支干道上的黄灯都亮启5s ，一个循环完成。
循环往复的直行这个过程。
其过程如下图所示：状态主干道支干道秒数（S ）1绿灯红灯35 2黄灯红灯 5 3红灯绿灯25 4红灯黄灯 5状态1：主干道绿灯亮支干道红灯亮35秒状态3：主干道红灯亮支干道绿灯亮25秒状态4：主干道红灯亮支干道黄灯亮5秒状态2：主干道黄灯亮支干道红灯亮5秒3.2实现方法本次采用文本编辑法，即利用Verilog HDL语言描述交通控制器，通过状态机计数法，实现设计所要求的交通灯控制及时间显示。
设计中用两组红黄绿LED 模拟两个方向上的交通灯，用两个7段数码管显示主干道上的交通灯剩余时间，控制时钟由试验箱上频率信号提供。
3.3整体设计交通灯控制的关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时，根据状态机的设计规范，本次设计了三个状态之间的循环转化，说明：该状态图为交通灯在正常情况下的状态转化图，进入控制后，状态00时主干道绿灯及支干道红灯亮起，进入状态01后两路黄灯亮起，状态11时主干道红灯及支干道绿灯亮起。
交通灯控制电路的设计（实验报告）
交通信号灯控制电路的设计一、设计任务与要求1、任务用红、黄、绿三色发光二极管作为信号灯，设计一个甲乙两条交叉道路上的车辆交替运行，且通行时间都为25s的十字路口交通信号灯，并且由绿灯变为红灯时，黄灯先亮5s，黄灯亮时每秒钟闪亮一次。
2、要求画出电路的组成框图，用中、小规模集成电路进行设计与实现用EAD软件对设计的部分逻辑电路进行仿真，并打印出仿真波形图。
对设计的电路进行组装与调试，最后给出完整的电路图，并写出设计性实验报告。
二、设计原理和系统框图（一）设计原理1、分析系统的逻辑功能，画出其框图交通信号灯控制系统的原理框图如图2所示。
它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。
秒脉冲信号发生器是该系统中定时器和该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。
图1 交通灯控制电路设计框图图中：Tl：表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25s，即车辆正常通行的时间间隔。
定时时间到，Tl=1,否则，Tl=0.Ty：表示黄灯亮的时间间隔为5s。
定时时间到，Ty=1,否则，Ty=0。
St：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。
它一方面控制定时器开始下一个工作状态的定时，另一方面控制着交通信号灯状态转换。
2、画出交通信号灯控制器ASM图（1）甲车道绿灯亮,乙车道红灯亮。
表示甲车道上的车辆允许通行,乙车道禁止通行。
绿灯亮足规定的时间隔TL时控制器发出状态信号ST转到下一工作状态。
（2）乙车道黄灯亮乙车道红灯亮。
表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行已过停车线的车辆继续通行乙车道禁止通行。
黄灯亮足规定时间间隔TY时控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。
（3）甲车道红灯亮乙车道绿灯亮。
表示甲车道禁止通行乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时 控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。
交通灯设计实验报告
d)可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。
四、
(一)设计思路
i.总体设计-------输入部分：
图3
B.控制器电路
本实验选用8位寄存器74LS164组成扭环行十二进制计数器。扭环型十二进制计数器的模块电路图4示：
表5扭环形十二进制计数器的状态表
t
计数器输出
南北方向
东西方向
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
NSG
NSY
NSR
EWG
EWY
EWR
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
2
1
1
0
0
0
1)用555定时器构成脉冲1Hz的基准信号，在进过74ls163构成4进置的计数器，则输入部分最终输入的信号为4s的基准信号。
ii.总体设计-------控制部分：
2)利用8位移位寄存器74LS164作为中心控制芯片，进过一些逻辑门组成控制南北方向，和东西方向交通灯的亮灭。
iii.总体设计-------输出部分:
安装调试----------------------------------------------------------第七页
元器件及清单----------------------------------------------------第九页
交通灯(红绿灯)设计实验报告
东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：数字逻辑设计实践第四次实验实验名称：小型数字系统设计（红绿灯）院（系）：吴健雄学院专业：电班姓名：李博文学号：61010116实验室: 实验组别：同组人员：实验时间：2011 年11 月28 日评定成绩：审阅教师：一、实验目的①综合前面所学的各项内容②掌握数字系统设计的流程和方法③培养复杂电路连接和调试技能二、实验原理（简要写出这个综合设计用到哪些实验原理）本实验使用74LS161级联实现模60的计数，并用74LS161进行状态计数，用74LS138进行状态译码，并使用一些门电路从而达到控制电路的效果。
本实验需要掌握74LS161、74LS138的具体使用方法和各端口在不同状态下对应的功能，以及通过表达式的化简从而使用尽量简单的门电路（尽量使用与非门和反相器）。
具体过程在实验内容中将进行详细的阐述。
三、实验内容实验要求（分基本要求和提高要求）：基础要求：设计一个十字路口交通信号灯控制器，在每个入口处设置红，绿，黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，在绿灯转红灯之间，黄灯亮每次放行60秒，其中绿灯55秒，黄灯5秒，红灯60秒用4个数码管显示时间，其中2个显示东西方向时间，另2个显示南北方向时间，显示采用加计数模式用6个LED显示两个方向的红灯、绿灯和黄灯提高要求：分主次干道，主干道绿灯55秒，黄灯5秒，红灯30秒；次干道绿灯25秒，黄灯5秒，红灯60秒4个数码管显示，其中2个显示主干道方向的时间，另2个显示次干道时间原理框图为:2011/12/4东南大学电工电子实验中心12流程图（基础部分）可表示为：思路：若将两个方向看成一个整体，用一个状态机控制，则本电路应该有四个状态（此处仅讨论基础部分），状态表如下：状态南北东西S2 S1 R Y G 计数R Y G 计数0 0 0 1 0 060 0 0 1 551 0 1 1 0 0 0 1 0 52 1 0 0 0 1 55 1 0 060 3 1 1 0 1 0 5 1 0 0变思路，采用两个状态机。
数字电路-交通灯控制器-实验报告
课题三：交通灯控制器课题三：交通灯控制器一．设计课题的任务要求(一)、实验目的1. 熟练掌握 VHDL 语言和QuartusII 软件的使用；2. 理解状态机的工作原理和设计方法；3. 掌握利用 EDA 工具进行自顶向下的电子系统设计方法；(二)、相关知识本实验要利用 CPLD 设计实现一个十字路口的交通灯控制系统，和其他控制系统一样，本系统划分为控制器和受控电路两部分。
控制器使整个系统按设定的工作方式交替指挥车辆及行人的通行，并接收受控部分的反馈信号，决定其状态转换方向及输出信号，控制整个系统的工作过程。
路口交通灯控制系统的有东西路和南北路交通灯 R(红)、Y(黄)、G(绿)三色，所有灯均为高电平点亮。
设置20s 的通行时间和5s 转换时间的变模定时电路，用数码管显示剩余时间。
提供系统正常工作/复位和紧急情况两种工作模式。
(三)、实验任务1.基本任务：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，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行；3）. 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；2.提高要求：1）. 增加左、右转弯显示控制功能；2）. 紧急状况时增加声光警告功能；3）. 自拟其它功能。
二．系统设计（包括设计思路、总体框图、分块设计）（一）设计思路1.总体设计----输入部分：1)CLK时钟频率输入，可由实验板上直接提供，为准确确定时间长度，选择High挡的1MHz高频信号。
2)紧急状态按键拨码开关EMERGENCY，当将其置为高电平，表示紧急情况发生，两个方向均为红灯亮，计时停止，蜂鸣器蜂鸣；当置其为低电平，信号灯和计时器恢复原来状态，正常工作。
3)复位拨码开关RESET，当将其置为高电平，表示复位，工作停止，全部回到初始状态；当置其为低电平，重新开始工作。
交通灯设计实验报告(硬件原理图+程序)
交通灯信号灯自动控制系统交通灯原理图一、系统的基本功能要求（1）以秒为计时单位，两位数码管以十进制递减计数形式作定时显示，在递减计数回零瞬间完成换灯操作。
（2）通过键盘红黄绿三色信号灯所亮时间在０～９９秒内任意设定。
（3）十字路口的通行起始状态可人工设定，运行中可通过人工干预使十字路口通行状态固定于任何一种工作模式。
硬件设计1.系统总体框图2.电路设计（1）显示模块倒计时与时钟说明：⑴共阴极两位数码管用于倒计时；段选端由锁存器控制，位选端用P3_0与P3_1控制⑵两个四位共阴极数码组成八位数码管用于时钟显示段位选分别由两个锁存器控制（2）红绿灯模块说明：⑴图为两方向的红绿黄灯，分别接在P0口上，由P0口控制⑵51系列单片机的P0口内部没有集成上拉电阻，加上拉就是提高驱动能力，必须要通过上拉电阻接VCC。
上拉电阻一般接1K的。
（3）键盘模块说明⑴P2键控制功能说明：P2^6 key0绿灯位选择P2^5 key1黄灯位选择P2^4 key2 加1操作P2^3 key3 减1操作P2^2 key4 信号灯状态固定P2^1 key5 信号灯状态切换P2^0 key6时钟时分秒设置键⑵键盘加上拉电阻为了提高驱动能力3.复位电路：4.时钟电路：说明：用12M晶振时电容要选择30p软件部分1、主程序流程图2、时钟初值控制子程序3、绿灯，黄灯初值设置子程序4、时钟控制与倒计时控制时钟，倒计时初值通过键盘输入。
倒计时使用52单片机内部定时器1实现计数，时钟控制部分是使用定时、计数器2实现计时，以秒为基本单位在数码管中显示。
时钟部分：当秒的个位计时到了10，则秒个位清0，同时十位进一，以此类推；倒计时部分显示是则递减显示。
此过程通过判断语句实现。
5、.灯状态控制灯的状态通过键盘扫描控制。
状态固定键按下时，关闭定时器1；再次按下此键时，打开定时器。
状态选择键按下时，程序跳至下一个状态的程序控制部分，从而实现状态改变。
交通信号灯的实验报告
中南林业科技大学涉外学院实习报告名称：交通灯控制器姓名：***学号：********专业班级：电子信息工程一班时间：2011-10-5地点：林科大涉外学院目录任务和性能指标 (2)实现（设计）方案 (3)系统设计 (4)调试及性能分析 (6)性能分析： (7)相关知识概述 (7)心得体会 (7)参考文献 (8)任务和性能指标本电路设计一个交通灯控制器，需要达到的目的如下：一个周期64秒，平均分配，前32秒红灯1与绿灯2亮，后32秒绿灯1与红灯2亮。
在红灯1与绿灯2亮的期间的后8秒黄灯1、2闪烁，且在这期间红灯1与绿灯2同时亮。
闪烁频率为2。
在绿灯1与红灯2亮的期间的后8秒黄灯1、2闪烁，且在这期间绿灯1与红灯2同时亮。
闪烁频率为2。
实现（设计）方案为了达到目的，需要设计一个控制电路，这就需要一个脉冲信号发生器，一个二进制加法计数器，一个十进制减法计数器，红灯与绿灯以及黄灯是否亮由二进制加法计数器的输出状态来决定。
因此，设计一个组合逻辑电路，它的输入信号就是二进制加法计数器的输出信号，它的输出就是发光二级管的控制信号。
因此，需要一个组合逻辑电路，六个发光二级管（两个红色发光二极管、两个绿色发光二极管、两个黄色发光二极管）电路，555脉冲振荡器，4024计数器，74LS193计数器，数码管显示电路。
其结构图如下：本电路中的组合逻辑电路的输入信号为二进制计数器的输出信号，输出要控制六个发光二级管不同时刻的状态。
红灯1与绿灯2的状态相同，红灯2与绿灯1的状态相同，两个黄灯状态相同。
所以只要输出三个信号即可，分别为L1、L2、L3。
组合逻辑电路的输出信号L1、L2、L3与电路的输入信号Q7、Q6、Q5、Q4、Q3、Q2、Q1的关系用如下真值表表示：从以上可知：L1=Q7’,需要低电平有效时，L1’=Q7’’L2=Q7,需要低电平有效时，L2’=Q7’L3=Q6Q5=(Q6Q5)’’考虑到黄灯需要闪烁，可以让L3信号和Q1信号（频率为2HZ的脉冲）加到一个二输入的与非门的两个输入端，输出信号为L4，L4=（L3*Q1）’当L3为0时，L4=1当L3为1时，L4=Q1’可见，需要L4低电平有效，这样，L3为0时，黄灯不亮；L3为1时，黄灯闪烁。
实验五交通灯控制
操作规则实现电路
功能：根据交通红绿灯控制器的功能要求，确定不同工作状态下计时器的计数值。可用8位计数器来实现定时计数。
正常运行时，计数器按照规定的定时要求加1计数；若要人工放行某方向，只要使计时器运行到该放行状态的最后一刻时，计时器保持此时的计数值，使红绿灯信号生成器暂停状态的转移即可。
*
再按下键2，表示欲人工放行B方向，则相应LED有显示；同时两个方向的红绿灯按正常运行规律自动切换，当运行到放行B方向时，则保持放行该方向。
再按下键3，表示清除人工方向的控制，则交通灯开始自动转换红黄绿灯的状态。
3
2
1
4
*
1
2
3
4
5
6
预习时请画出其状态转移图。
*
设计方案的选择
01
图文混合设计方法：先将电路划分为几个子模块，每个子模块由Verilog HDL语言描述实现，然后生成逻辑符号，顶层文件采用图形文件来实现。
02
纯文本描述方法：每个子模块和顶层电路的连接关系都采用Verilog HDL语言描述实现，对子模块的调用采用模块元件例化的方法。
起始状态的选择
采用log2N个触发器来表示这N个状态 采用N个触发器来表示这N个状态——称为一位热码状态机编码（One-Hot State Machine Encoding）。
状态编码
采用Verilog HDL语言实现基于状态机的设计，就是在时钟信号的触发下，完成两项任务： 用case或if-else语句描述出状态的转移； 描述状态机的输出信号。
在线校验
下载后，仔细观察：红绿灯应按设定的时间规律自动切换，D1~D8八个LED分别对应的是：A方向的红黄绿，B方向的红黄绿，A方向的放行状态，B方向的放行状态。
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交通灯控制逻辑电路设
计实验报告
Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
《数字设计》课程实验报告
实验名称：交通灯控制逻辑电路的设计与仿真实现学员：学号：
培养类型：年级：
专业：所属学院：
指导教员：职称：
实验室：实验日期：
交通灯控制逻辑电路的设计与仿真实现
一、实验目的：
1. 熟悉Multisim仿真软件的主要功能和使用。
2. 熟悉各种常用的MSI时序逻辑电路的功能和使用。
3. 运用逻辑设计知识，学会设计简单实用的数字系统。
二、实验任务及要求：
1.设计一个甲干道和乙干道交叉十字路口的交通灯控制逻辑电路。
每个干道各一组指示灯（红、绿、黄）。
要求：当甲干道绿灯亮16秒时，乙干道的红灯亮；接着甲干道的黄灯亮5秒，乙干道红灯依然亮；紧接着乙干道的绿灯亮16秒，这
时甲干道红灯亮；然后乙干道黄灯亮5秒，甲干道红灯依然亮；最后又是甲干道绿灯亮，乙干道变红灯，依照以上顺序循环，甲乙干道的绿红黄交通指示灯分别亮着。
2.要求：
（1）分析交通灯状态变换，画出基于格雷码顺序的交通灯控制状态图。
（2）设计时序逻辑电路部分，写出完整的设计过程，画出逻辑电路图。
在Multisim仿真平台上，搭建设计好的该单元电路，测试验证，将电路调试正确。
（3）设计组合逻辑电路部分，写出完整的设计过程，画出逻辑电路图。
在Multisim仿真平台上，搭建设计好的该单元电路，测试验证，将电路调试正确。
（4）用74LS161计数器构造16秒定时和5秒定时的定时电路，画出连线图。
在Multisim仿真平台上，选用74LS161芯片连线，测试验证，将电路调试正确。
（5）在Multisim仿真平台上形成整个系统完整的电路，统调测试结果。
三、设计思路与基本原理：
依据功能要求，交通灯控制系统应主要有定时电路、时序逻辑电路及信号灯转换器组合逻辑电路组成，系统的结构框图如图1所示。
其中定时电路控制时序逻辑电路状态的该表时间，时序逻辑电路根据定时电路的驱动信号而改变状态，进而通过组合逻辑电路控制交通灯系统正常运行。
在各单元电路的设计顺序上，最先设计基础格雷码顺序的交通灯控制状态图，由此确定时序逻辑电路的设计，并完成该部分电路的调试。
接着在设计好时序路逻辑电路的基础上，根据状态输出设计组合逻辑电路，并完成该部分的调试。
最后完成定时电路的设计与调试。
整合电路，形成整个系统完整的电路，统调测试结果。
图 1 交通灯控制系统结构框图
四、各单元电路设计与调试：
1.时序逻辑电路的设计与调试
分析交通灯状态变换，画出基于格雷码顺序的交通灯控制状态表。
由表可知交通灯变换共有4种状态，因此需要两个触发器来控制其状态输出从00→01→11→10→00的状态循环。
实验中采用两个D触发器设计电路。
画出二进制码状态表
分别画出Q0、Q1的卡诺图,由卡诺图得到激励方程：D1(t+1)=Q0 D0(t+1)=Q1
Q0卡诺图
Q1卡诺
图
根据激励方程连接电路，并在mulitsim
上测试，电路图如下：
2.组合逻辑电路的设计与调试
在设计好时序逻辑电路的基础上，对照交通灯状态转化表，设计出相应输出状态下的组合逻辑电路并测试。
电路图如下：
3.定时电路的设计与调试
定时电路部分设计是交通灯系统设计的核心所在。
按题目要求，用74LS161设计出的电路需要能有16秒定时器与5秒定时器功能。
考虑到需要用到74LS161的记满16进位功能，所以在16秒定时器的预置数是
0000，在5秒定时器的预置数为1011，不难发现，其中C的预置位都为0，故将其直接接地即可。
在16秒定时器中预置位A=B=D=0，在5秒定时器中预置位A=B=D=1，而他们对应的状态Q1Q0分别为00、11和01、10。
不难发现，A=B=D=Q1⊕Q0，所以可以采取该方法预置输入。
至于清零端，可采取记满进位信号来控制。
电路图如下：
五、整体电路设计与调试
在完成了各部分电路的设计后，整合电路，完成整个交通灯系统的设计与仿真。
电路图如下：
六、测试与调试说明（遇到的问题及解决办法）
实验结果提交的Multisim文件有定时器电路文件、时序电路文件、组合译码电路文件及完整的交通灯电路文件。
如图所示：
在设计过程中，在时序逻辑电路及组合逻辑电路中并未遇到问题，而在定时器设计电路中刚开始时如何设置预置位困扰了我。
在咨询同学下，发现了可以利用Q0与Q1异或达到要求的目的。
七、总结与体会
这次交通灯系统设计与仿真实验不仅让我巩固了平常的知识，提高了自己运用所学数字设计的能力，而且很大程度开拓了我的思维。
这不像实验书中的实验那样给定电路图，你只需要按图连接元件就可以。
这次实验需要我们自己发散思维，自己设计电路，很有效的检验和提高了我的数电设计能力。
八、思考题
（1）用555定时器构造“秒脉冲发生器”，作为电路的时钟信号部分。
“秒脉冲发生器”电路（multisim文件见附件）如下：
电路测试截图如下：
（2）用门电路构造“减法计数器”，在系统中加入倒计时数字显示功能。
倒计时电路multisim文件见附件。