控制电路Word格式文档下载.docx
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RXR（红）、RXG（绿）。
南北路有交通灯：
r1（红）、y1（黄）、g1（绿）；
南北人行安全通道灯：
rxr1（红）、rxg1（绿），所有灯均为高电平点亮。
设置15s的通行时间和5s转换时间的变模定时电路，由预置输入整数cnt决定是模15还是模5，输入逻辑cx是用来决定计数到4时清零还是到14时清零。
Clk是外部提供的基准秒脉冲信号。
x0、x1、x2、x3是由控制器输出的表示计数时间的四位二进制数。
图4-3是该系统控制器的符号框图。
图4-3控制器的ASM图
根据系统设计要求，得到控制器的ASM图，如图2所示。
在这里，所有输入信号均为高电平有效。
该ASM图反映了交通灯系统的不同状态的转换过程及持续时间。
图4-4控制器的VHDL程序设计
根据所分析的系统的ASM图，结合系统的设计要求，用VHDL语言对各个模块进行编程，最后形成顶层文件，在MAX+PLUSⅡ环境下进行编译与仿真，检查所编程序是否运行正确。
如果出现错误，需要进行修改，直到完全通过为止。
需要说明的是，在进行程序编译时，要先从底层程序开始，所有底层程序都正确后，才能开始顶层程序的编译。
这是因为顶层程序是对底层程序的概括，它是把底层程序各个模块连接起来，就相当于把每个模块的功能汇聚到一起，实现整个系统的控制功能，所以底层程序的正确与否，关系到顶层程序的运行结果。
在控制器的程序设计中，在定义结构体时，有两种程序设计方法均可以通过编译及仿真，但在进行时序分析时结果却不同。
（1）如果这样定义：
...
ARCHITECTUREcon1_arcofcon1IS
SIGNALcurrent_state:
state;
BEGIN
在进行程序调试时，均通过了编译及仿真，但在进行时序分析中，却出现了不按设定的计数顺序工作的结果：
14,13,2,1,0...。
经过反复修改调试，对程序进行了修改，如
（2）所定义的。
（2）
ARCHITECYTUREcon1_arcOFcon1IS
SIGNALTEMP_STATE:
state；
TEMPSTATE<
=current_state;
在这种设计方法中，多定义了一个信号变量，从而使得程序能按设定的状态14，13，12...进行转换。
通过这个实例，可以看出EDA技术作为电子设计工具的功能修改及调试的方便快捷，即不需要硬件电路的支持就可以找到问题所在并进行修改，体现了它的优越性。
硬件电路实现
根据交通灯系统的控制要求，图4-5所示为本系统的硬件电路图。
该电路包含了1个CPLD芯片，2个七段LED数码显示器，20个分别表示各个方向上的红、黄、绿灯，以及相应的限流电阻。
这个电路与其他控制方法相比，所用器件可以说是比较简单经济的。
经过实验，实现了预定的交通灯系统的控制功能。
图4-5系统的硬件电路图
4.1.2利用AT89S51单片机电路设计并制作。
单片机采用ATM公司的AT89S51,这类芯片容易购买,用起来也很方便。
显示部分分为两部分，一部分就是数码管实现倒计时显示，一部分就是三种不同颜色的发光二极管模拟红、绿、黄交通灯。
数码管采用四个一位的七段数码管。
电路用串口方式显示，这种方式可以节省单片机的接口,实现的程序也比较容易。
电路采用74LS164来实现串口对并口的转换，这种芯片价格便宜，容易买到。
电路图如图4-6所示：
图4-6利用AT89S51单片机电路设计并制作的电路图
4.2方案比较：
如上所述，采用传统的数字电路设计并制作方案。
电路复杂，设计复杂，设计思维能力要求较高，调试起来也有一定的难度。
加上电路需要的硬件多，成本高。
所以不采用这种方案。
采用MAX7000S系列的EPM7128SLC84-7芯片设计制作方案。
电路硬件比较少，但是采用的芯片比较贵，并且软件的设计难度比较大，对软件的设计要借助一定的工具。
而这实现这种逻辑编程的工具很贵。
所以也不宜采用这种方案。
这种方案硬件少，基本上硬件是设计没有什么难度，都是常用的接法。
软件实现难度不高。
并且单片机电路也是常用的电路，芯片容易买到，价格又相对便宜。
所以我们决定采用这种方案。
5.单元电路设计
电路设计总体上可以分为软件的设计和硬件设计两个部分。
而硬件设计部分主要由三个部分组成：
单片机最小系统、串口转并口显示电路、模拟红、绿、黄三色灯部分电路。
而软件部分，主要有定时计数模块、七段数码管的输出显示模块和红、绿、黄三色灯的控制模块。
下面将各部分的设计分析如下，包括有关电路图和电路原理的分析。
5．1单片机最小系统。
单片机采用ATM公司的AT89S51,组面的电路包括，复位电路、晶振电路，和51单片机芯片。
电路图如图5-1所示。
图5-1单片机最小系统
图中所示，电路，晶振采用11。
0592M，提供电路工作时序。
复位电路是上电时使单片机芯片的I/O口置高电平。
接法和其它元器件的参数如图5-1所示。
5．2串口转并口显示电路
电路采用74LS164来实现串口对并口的转换。
其引脚和内部结构图如图5-2、图5-3所示：
图5-274LS164引脚图
图5-374LS164内部结构图
74LS164的真值表如图表5-4所示
H－高电平L－低电平X－任意电平↑－低到高电平跳变QA0,QB0,QH0－规定的稳态条件建立前的电平QAn,QGn－时钟最近的↑前的电平
串口转并口显示电路总体电路图如图5-5所示
图5-5串口转并口显示电路
5．3模拟红、绿、黄三色灯部分电路
此部分电路由红绿黄三色发光二极管和一个非门集成芯片74LS05组成。
其中非门集成芯片74LS05的引脚和内部结构图如图5-6所示：
图5-674LS05的引脚和内部结构图
模拟红、绿、黄三色灯部分电路的总体电路图如图5-7所示：
图5-7模拟红、绿、黄三色灯部分电路图
硬件部分的总体电路图如图5-8所示：
5．4软件部分
软件部分，主要有定时计数模块、七段数码管的输出显示模块和红、绿、黄三色灯的控制模块。
其程序如下所示：
SECOND1EQU30H;
东西路口计时寄存器
SECOND2EQU31H;
南北路口计时寄存器
DBUFEQU40H;
显示码缓冲区1
TEMPEQU44H;
显示码缓冲区2
LED_R1BITP2.1;
东西路口红灯
LED_G1BITP2.2;
东西路口绿灯
LED_Y1BITP2.3;
东西路口黄灯
LED_Y2BITP2.4;
南北路口黄灯
LED_G2BITP2.5;
南北路口绿灯
LED_R2BITP2.6;
南北路口红灯
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0100H
START:
MOVTMOD,#01H;
置T0为工作方式1
MOVTH0,#3CH;
置T0定时初值50ms
MOVTL0,#0B0H
CLRTF0
SETBTR0;
启动T0
CLRA
MOVP2,A;
关闭不相关的LED
;
***************************************************
LOOP:
MOVR2,#20;
置1s计数初值,50ms*20=1s
MOVR3,#20;
红灯亮20s
MOVSECOND1,#25;
东西路口计时显示初值25s
MOVSECOND2,#25;
南北路口计时显示初值25s
LCALLDISPLAY
LCALLSTATE1;
调用状态1
WAIT1:
JNBTF0,WAIT1;
查询50ms到否
CLRTF0
恢复T0定时初值50ms
MOVTL0,#0B0H
DJNZR2,WAIT1;
判断1s到否？
未到继续状态1
MOVR2,#20;
置50ms计数初值
DECSECOND1;
东西路口显示时间减1s
DECSECOND2;
南北路口显示时间减1s
DJNZR3,WAIT1;
状态1维持20s
*******************************************
MOVR2,#5;
置50ms计数初值5*4=20
MOVR3,#3;
绿灯闪3s
MOVR4,#4;
闪烁间隔200ms
MOVSECOND1,#5;
东西路口计时显示初值5s
MOVSECOND2,#5;
南北路口计时显示初值5s
WAIT2:
LCALLSTATE2;
调用状态2
JNBTF0,WAIT2;
DJNZR4,WAIT2;
判断200ms到否？
未到继续状态2
CPLLED_G1;
东西绿灯闪
DJNZR2,WAIT2;
判1s到否？
置50ms计数初值
DJNZR3,WAIT2;
状态2维持3s
****************************************
MOVR3,#2;
黄灯闪2s
MOVSECOND1,#2;
东西路口计时显示初值2s
MOVSECOND2,#2;
南北路口计时显示初值2s
WAIT3:
LCALLSTATE3;
调用状态3
JNBTF0,WAIT3;
查询100ms到否
恢复T0定时初值100ms
DJNZR2,WAIT3;
未到继续状态3
置100ms计数初值
DJNZR3,WAIT3;
状态3维持2s
红灯闪20s
WAIT4:
LCALLSTATE4;
调用状态4
JNBTF0,WAIT4;
DJNZR2,WAIT4;
未到继续状态4
DJNZR3,WAIT4;
状态4维持20s
红灯闪20ms
WAIT5:
LCALLSTATE5;
调用状态5
JNBTF0,WAIT5;
DJNZR4,WAIT5;
未到继续状态5
CPLLED_G2;
南北绿灯闪
闪烁200ms
DJNZR2,WAIT5;
DJNZR3,WAIT5;
状态5维持3s
红灯闪2s
WAIT6:
LCALLSTATE6;
调用状态6
JNBTF0,WAIT6;
CLRTF0
DJNZR2,WAIT6;
未到继续状态6
DJNZR3,WAIT6;
状态6维持2s
LJMPLOOP;
大循环
**********************************************
STATE1:
;
状态1
SETBLED_G1;
东西路口绿灯亮
CLRLED_Y1
CLRLED_R1
CLRLED_G2
CLRLED_Y2
SETBLED_R2;
南北路口红灯亮
RET
STATE2:
状态2
STATE3:
状态3
CLRLED_G1
SETBLED_Y1;
STATE4:
状态4
SETBLED_R1;
东西路口红灯亮
SETBLED_G2;
南北路口绿灯亮
CLRLED_R2
STATE5:
状态5
STATE6:
状态6
SETBLED_Y2;
DISPLAY:
;
数码显示
MOVA,SECOND1;
MOVB,#10;
16进制数拆成两个10进制数
DIVAB
MOVDBUF+3,A
MOVA,B
MOVDBUF+2,A
MOVA,SECOND2;
南北路口计时寄存器
MOVDBUF+1,A
MOVDBUF,A
MOVR0,#DBUF
MOVR1,#TEMP
MOVR7,#4
DP10:
MOVDPTR,#LEDMAP
MOVA,@R0
MOVCA,@A+DPTR
MOV@R1,A
INCR0
INCR1
DJNZR7,DP10
MOVR0,#TEMP
MOVR1,#4
DP12:
MOVR7,#8
DP13:
RLCA
MOVP3.0,C
CLRP3.1
SETBP3.1
DJNZR7,DP13
DJNZR1,DP12
LEDMAP:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH;
0，1，2，3，4，5
DB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH;
6，7，8，9，A，B
DB58H,5EH,7BH,71H,0,40H;
C，D，E，F，，-
END
6.电路仿真调试
我们采用Protues对电路进行了仿真调试，并且采用Keilc对程序进行了调试。
仿真电路图如图6-1、图6-2所示：
图6-1仿真电路图1
图6-2仿真电路图2
7.心得体会
EDA课程设计，给我最大感想就是：
从设计，到仿真调试，再到电路的焊接，最后成品的制成，每一个步骤都可能存在很多难点,.出现很多的问题。
这要求我们首先要有信心和耐心,还得细心，其次要有正确的学习态度，最后你得有扎实的理论基础和一定的动手能力。
要明白不管看上去多么简单的电路，实际做起来还是很难的，为了不走太多的弯路，一开始就要有认真对待的准备。
作品的选题和设计过程中，我们选取了一道我们有把握，知识点我们觉得可以掌握的题，这样做起来才能够实现理论和实践的接合，从中学到更多的知识。
在设计过种中我们分难点分步进行设计，首先在心中要有一个模块，然后在把想法拿到仿真软件里去一一验证。
这一步是很重要的，也是实实在在学习的关健所在。
这其中我们碰到的难题就是，实验参数的设计。
要达到课程的数据要求，必需进行了大量的仿真调试和大量查阅相关的芯片参数。
这其中要求你要有一定的数电模电的基础知识。
这其中另一个关键之处就是组员的合作，要把问题摆出来充分讨论共同去查阅解决。
做到这点，才能事半功倍。
我们这组一个人理论知识很好，一个人动手能力很好的人，这样设计起来才能很好的把理论和实践之间的不同点接合起来，少走了不少的弯路。
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