【正文】 . ....t 2 0 2 0 s 定時(shí)器.t d 2 0 ....t 3 0 3 0 s 定時(shí)器t d 3 0... k 是按鈕信號(hào) d 是控制電燈的信號(hào)。 （ 2）狀態(tài)圖 《基于 EDA 的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 數(shù)字課程設(shè)計(jì)參考資料 夏路易 09， 5 15 當(dāng)按鈕 k 第 1 次按下時(shí)，狀態(tài)從 a0 向 a15 轉(zhuǎn)換。 （ 2）狀態(tài)圖 S0 S1 S2 S7A =0 A =0 A =0 A =0A =0B =0B =0B =0A =1 A =1 A =1 A =1A =1.... 當(dāng) A 信號(hào)為 1 時(shí)，狀態(tài)從 S0 向 S7 轉(zhuǎn)換；當(dāng) A 信號(hào)為 0 時(shí)，狀態(tài)從 S7 向 S0 轉(zhuǎn)換。當(dāng)開(kāi)關(guān) B 可以隨時(shí)啟動(dòng)或是停止流水燈的運(yùn)行。 閃爍電路：狀態(tài)機(jī)的每個(gè)輸出都與秒信號(hào)“與”后輸出，產(chǎn)生每秒閃爍一次的效果。而且每個(gè)點(diǎn)亮的燈在閃爍 3 次后，才能滅，周而復(fù)始，直到按鈕 K 二次按下。t20=0,t3=0,rst=0 這里使用兩個(gè)加計(jì)數(shù)器 2 分別計(jì)數(shù)兩個(gè)方向的車(chē)輛，然后再使用相減（相比較）的方法，若是計(jì)數(shù)值相同，則 con=1，表明駛?cè)雴涡械赖能?chē)與駛出單行道的車(chē)數(shù)相同。t20=0,t3=1， rst=1 方向 1 紅燈、方向 2 紅燈 a6： G1=0,Y1=0,R1=1。t20=0,t3=0,rst=0 方向 1 紅燈、方向 2 綠燈 a4： G1=0,Y1=0,R1=1。t20=0,t3=1,rst=1 方向 1 紅燈、方向 2 紅燈 a2： G1=0,Y1=0,R1=1。 （ 2）狀態(tài)機(jī) 方向 1 綠燈、方向 2 紅燈 a0： G1=1,Y1=0,R1=0。 定時(shí)器用減法計(jì)數(shù)器構(gòu)成。當(dāng)方向 1 為綠燈時(shí)，進(jìn)入單行道幾輛車(chē)，就必須在方向 2 檢測(cè)到幾輛車(chē)開(kāi)出，就是兩個(gè)傳感器檢測(cè)到的車(chē)輛之差為 0 時(shí)，才能給方向 2 綠燈，否則兩個(gè)方向都是紅燈。 圖中定時(shí)器是由減法計(jì)數(shù)器構(gòu)成，當(dāng)減到 0 時(shí)， td=1。 D D D3 是東西鄉(xiāng)間小道的紅、黃、綠燈。當(dāng)鄉(xiāng)間小路上的傳感器檢測(cè)到車(chē)輛時(shí)，主道路的黃燈亮、鄉(xiāng)間小路的紅燈亮，這種狀態(tài)直到當(dāng) 5s 定時(shí)器時(shí)間到。hg1=0,hg2=1,hr=0 快速路紅燈、橫道綠燈閃、定時(shí) 5s a7： D=5,t=1,kg=0,ky=0,kr=1。hg1=0,hg2=0,hr=1 快速路黃燈、橫道紅燈、定時(shí) 5s a3： D=5,t=1,kg=0,ky=1,kr=0。 D[7..0]是定時(shí)器預(yù)置數(shù)。如果有人通過(guò)人行橫道時(shí)，需要按下按鈕 k，當(dāng)按鈕 k 按下時(shí)，快速路上的綠燈變?yōu)辄S燈， 5 秒后變成紅燈，隨后人行橫道綠燈 15 秒后，綠燈開(kāi)始閃爍 5 秒，然后人行橫道變紅燈，快速路變綠燈，在快速路變?yōu)榫G燈后的 90 秒內(nèi)，即使有按鈕按下，人行橫道也不會(huì)轉(zhuǎn)成綠燈，一定要等到快速路綠燈持續(xù) 90s 后，才能變?yōu)辄S燈，進(jìn)而轉(zhuǎn)成紅燈（如果高速路綠燈已經(jīng)持續(xù)了 90s，則只要按鈕 k 按下，快速路立刻就會(huì)變?yōu)辄S燈，再轉(zhuǎn)成紅燈）。d1=1,d2=0,d3=0； t15=0， t5=1， t20=0 a0 a1 a2 a3南綠東紅t d 1 5 = 1a n d d s = 1南黃東紅 t d 5 = 1南紅東綠t d 2 0 = 1a n d n s = 1南紅東黃t d 5 = 1....《基于 EDA 的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 數(shù)字課程設(shè)計(jì)參考資料 夏路易 09， 5 8 南紅、東綠狀態(tài) a2： n1=1,n2=0,n3=0。 圖中定時(shí)器是由對(duì)確定周期時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)的減法計(jì)數(shù)器構(gòu)成。 （ 1）原理框圖 .nsn1t 2 0控制器交通燈..2 0 s 定時(shí)器t d 2 0狀態(tài)機(jī)..n2...n3d1d 2 ds.d 3 t 1 51 5 s 定時(shí)器 .t d 1 5 ....t55 s 定時(shí)器t d 5... 圖中： n1:， n2：， n3：南北紅燈、黃燈、綠燈控制信號(hào)。 在 a5 狀態(tài)：南北紅燈亮，東西黃燈亮，其他燈滅。 南北綠燈1 0 秒 南北黃燈3 秒南北綠閃5 秒東西綠燈1 0 秒 東西黃燈3 秒東西綠閃5 秒南北紅燈東西紅燈.. ......《基于 EDA 的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 數(shù)字課程設(shè)計(jì)參考資料 夏路易 09， 5 7 在 a1 狀態(tài)：南北綠燈閃，東西紅燈亮，其他燈滅。該交通燈的亮滅順序是如下： （ 1）原理框圖 .C L Kn1t 1 0控制器交通燈.1 0 s 定時(shí)器t d 1 0狀態(tài)機(jī)..n2...n3d1d 2 ..d 3 t55 s 定時(shí)器.t d 5....t33 s 定時(shí)器.t d 3.. ... 圖中： 定時(shí)器用減法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。 a1 狀態(tài)：南北黃燈亮，東西紅燈亮，其他燈滅。要求可以用按鈕強(qiáng)制使南北通行或東西通行。 （ 5）選定可編程邏輯器件，例如 FPGA 芯片 10k20TC144，然后實(shí)現(xiàn)引腳鎖定。在狀態(tài)圖給出的情況下，還需要如下步驟： （ 1）采用硬件描述語(yǔ)言（例如， Verilog HDL 語(yǔ)言）描述狀態(tài)機(jī)，編譯文件，檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤與描述錯(cuò) 誤。 《基于 EDA 的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 數(shù)字課程設(shè)計(jì)參考資料 夏路易 09， 5 4 動(dòng)鐵常閉靜觸點(diǎn)動(dòng)觸點(diǎn)常開(kāi)靜觸點(diǎn)線(xiàn)圈線(xiàn)圈接線(xiàn)......線(xiàn)圈 觸點(diǎn)（a ） （b ）. 圖 F25 繼電器結(jié)構(gòu) 圖與符號(hào)圖 當(dāng)繼電器線(xiàn)圈通電后，動(dòng)鐵被磁路吸合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使觸點(diǎn)外電路連接在一起。 無(wú)論單相電機(jī)還是三相電機(jī)，用狀態(tài)機(jī)控制繼電器切換電機(jī)的電源，就可以控制電機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)。 直流電機(jī)需要加直流電，改變直流電壓值，就可以改變旋轉(zhuǎn)速度。 在實(shí)驗(yàn)交通燈電路時(shí)，可以用單個(gè)發(fā)光二極管，這樣不加驅(qū)動(dòng)就可以用可編程邏輯器件直接驅(qū)動(dòng)。若是具有上拉電阻，如圖 F23b 所示，則常開(kāi)觸點(diǎn)閉合后，行程開(kāi)關(guān)輸出低電平；若是具有下拉電阻，如圖 F23c 所示，則常開(kāi)觸點(diǎn)閉合后，行程開(kāi)關(guān)輸出高電平。 圖 F2b 所示的是可變初值的減法計(jì)數(shù)器，當(dāng) t=0 時(shí)，數(shù)據(jù) D[7..0]被置入計(jì)數(shù)器，當(dāng)t=1 時(shí)，開(kāi)始減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值減到 0 時(shí)， td=1。 圖 F21b 是 LED 燈顯示電路，當(dāng)可編程邏輯器件的輸出引腳輸出低電平時(shí)， LED 燈亮。另外，實(shí)際實(shí)驗(yàn)是要連接實(shí)驗(yàn)板的，所以鎖定引腳時(shí)，要參考實(shí)驗(yàn)板電路?！痘?EDA 的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 數(shù)字課程設(shè)計(jì)參考資料 夏路易 09， 5 1 基于 EDA 的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 太原理工大學(xué)自動(dòng)化系 20xx， 5 前面的話(huà) 如下是《基于 EDA 的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》書(shū)中的數(shù)字課程設(shè)計(jì)中各個(gè)題目的原理框圖與狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)圖，供讀者參考。通常為實(shí)際調(diào)試方便，可將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值顯示在實(shí)驗(yàn)板的數(shù)碼管上（設(shè)計(jì)中增加譯碼模塊）。圖 F21a 顯示的按鈕電路中，當(dāng)按鈕按下時(shí)，按鈕信號(hào) k1=0，當(dāng)按鈕抬起時(shí)，按鈕信號(hào) k1=1。 《基于 EDA 的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 數(shù)字課程設(shè)計(jì)參考資料 夏路易 09， 5 2 .t定時(shí)器D [ 7 . . 0 ] 可預(yù)置時(shí)間..t8 8 s 定時(shí)器（b ）.（a ）.t d 8 td .... 圖 F22 定時(shí) 器電路 圖 F2a 所示的是固定初值為 8 的減法計(jì)數(shù)器，當(dāng) t8=0 時(shí)，計(jì)數(shù)器預(yù)置初值；當(dāng) t8=1時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值減到 0 時(shí) td8=1。圖 F23a 是結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)物體碰到行程開(kāi)關(guān)的接觸桿時(shí)，接觸桿向下移動(dòng)，使開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。 （ 5）被控對(duì)象 交通燈 現(xiàn)在的新型交通燈通常用發(fā)光二極管組成，由于是多個(gè)發(fā)光二極管串、并聯(lián)在一起，因此有很大的電流驅(qū)動(dòng)才能工作，通常是用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)，因此狀態(tài)機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)能力有限，所以要驅(qū)動(dòng)交通燈，需要大功率器件才可以。 （ 7）被控對(duì)象 電機(jī) 電機(jī)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換器件，是將電能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的裝置，通常分為直流電機(jī)和交流電機(jī)兩類(lèi)。 交流電機(jī)需要加交流電才能運(yùn)行，加單相電源的電機(jī)稱(chēng)為單相交流電機(jī)，加三相電源的電機(jī)稱(chēng)為三相交流電機(jī)。 .3kQ19 01 3R Y 1D11 N 40 0 1+ 5V可編程邏輯器件...I/ O.3kQ29 01 3D31 N 40 0 1+ 5V..J2MR Y 2J1J2~ 2 2 0 V~ 2 2 0 VJ1 J2~ 3 8 0 V繼電器繼電器接觸器接觸器接觸器觸點(diǎn)電機(jī)在此更換了相線(xiàn)I/ O.... 圖 F24 狀態(tài)機(jī)輸出信號(hào)與三相電機(jī)的控制接線(xiàn)圖 （ 8）繼電器 繼電器結(jié)構(gòu)圖與符號(hào)圖如圖 F25 所示。 如下題目參考的內(nèi)容中只給出了原理框圖與狀態(tài)圖，還需要用硬件描述語(yǔ)言描述狀態(tài)機(jī)，描述完畢后還要仿真，仿真正確后才能說(shuō)明所設(shè)計(jì)的狀態(tài)機(jī)是正確的。 （ 4）設(shè)計(jì)頂層電路圖（為仿真方便，定時(shí)器與狀態(tài)機(jī)可以采用相同時(shí)鐘源），添加時(shí)鐘引腳、輸入信號(hào)與輸出信號(hào)引腳后，再次仿真，（這時(shí)只需要所設(shè)計(jì)控制器的輸入引腳，而定時(shí)器與狀態(tài)機(jī)等之間的連接引腳，例如 td 等，就不用輸入了）若仿真正確，則進(jìn)行下一步。 （ 7）寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) 《基于 EDA 的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 數(shù)字課程設(shè)計(jì)參考資料 夏路易 09， 5 5 [題目 B1] 帶有強(qiáng)制按鈕的交通燈 交通信號(hào)燈的動(dòng)作如下圖所示。 （ 2）狀態(tài)圖 a0 狀態(tài)：南北綠燈亮，東西紅燈亮，其他燈滅。 其他燈滅 [題目 B2] 交通燈控制器 試設(shè)計(jì)一交通信號(hào)燈控制器，圖中綠燈在轉(zhuǎn)黃燈前，閃爍 3 次。 （ 2）狀態(tài)圖 a0 a1 a2a3a4a5td10 td5td3td10td5td3.... 狀態(tài)說(shuō)明 在 a0 狀態(tài)：南北綠燈亮，東西紅燈亮，其他燈滅。 在 a4 狀態(tài)：南北紅燈亮，東西綠燈閃，其他燈滅。 設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制器，該控制器控制的交通燈順序?yàn)椋? 南北方向是：綠（ 15s）、黃（ 5s）、紅（ 20s），紅（ 5s） 東西方向是：紅（ 15s）、紅（ 5s）、綠（ 20s），黃（ 5s） 要求：在紅燈方向上，若是沒(méi)有車(chē)（兩路上分別安裝有傳感器 ns 和 ds，若無(wú)車(chē)時(shí)，傳感器輸出高電平），永遠(yuǎn)是紅燈。 ds 是東西方向的車(chē)輛 傳感器。d1=1,d2=0,d3=0； t15=1， t5=0， t20=0 南黃、東紅狀態(tài) a1： n1=0,n2=1,n3=0。 一條快速路上有人行橫道，通常情況下，快速路是綠燈，人行橫道是紅燈。 hg、 hy 和 hr 是人行橫道的綠、黃和紅燈控制信號(hào)。hg1=0,hg2=0,hr=1 快速路黃燈、橫道紅燈、置數(shù) 5s a2： D=5,t=0,kg=0,ky=1,kr=0。hg1=1,hg2=0,hr=0 快速路紅燈、橫道綠燈閃、置數(shù) 5s a6： D=5,t=0,kg=0,ky=0,kr=1。 一主要交通道路和一條鄉(xiāng)間小路的相交路口上安裝了紅綠 燈，該紅綠燈的功能如下：當(dāng)安裝在鄉(xiāng)間小路上的車(chē)輛傳感器沒(méi)有車(chē)輛信號(hào)時(shí)，主道路的綠燈一直亮，鄉(xiāng)間小路的紅燈一直亮，直到 25s 定時(shí)器到時(shí)、同時(shí)鄉(xiāng)間小路上有車(chē)為止。 （ 1）原理框圖 k = 0快速黃燈快速綠燈a0 a1 a2 a3 a4t d = 1t d = 1...5 s 定時(shí)快速黃燈橫道紅燈置數(shù)5 s橫道紅燈...橫道綠燈快速紅燈快速紅燈橫道綠燈閃a5a6a7橫道紅燈t d = 1.a8....定時(shí)9 0 s快速綠燈橫道紅燈.定時(shí)9 0 st d = 1置數(shù)1 5 s橫道綠燈快速紅燈定時(shí)1 5 s置數(shù)5 s 快速紅燈橫道綠燈閃.定時(shí)5 s 快速綠燈橫道紅燈.置數(shù)9 0 s....《基于 EDA 的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 數(shù)字課程設(shè)計(jì)參考資料 夏路易 09， 5 10 XN1控制器交通燈..狀態(tài)機(jī)..N2...N3D1D2.D3t 定時(shí)器.td..D [ 7 . . 0 ] 可預(yù)置時(shí)間.. 圖中： N N N3