數(shù)字電路課程設計交通燈控制器

1、數(shù)字電路課程設計報告書題目：交通燈控制器一 實驗目的1.綜合應用數(shù)字電路知識設計一個交通燈控制器。了解各種元器件的原理及其應用。2.深入了解交通燈的工作原理。3.鍛煉自己的動手能力和實際解決問題的能力。二 實驗要求1）在十字路口的兩個方向上各設一組紅黃綠燈，顯示順序為其中一個方向是綠燈，黃燈，紅燈，另一方面是紅燈，綠燈，黃燈。2）設置一組數(shù)碼管，以計時的方式顯示允許通行或禁止通行時間，其中一個方向上綠燈亮的時間為20秒，另一個方向上綠燈亮的時間是30秒，黃燈亮的時間都是5秒。3）當任何一個方向出現(xiàn)特殊情況，按下手動開關，其中一個方向常通行，倒計時停止，當特殊情況結束后，按下自動控制開關，恢復正

2、常狀態(tài)。4）選作：用兩組數(shù)碼管實現(xiàn)雙向到計時顯示。三 使用元件器件型號數(shù)量器件型號數(shù)量1612LED6082電阻4.7K1043電阻150K1001電阻100歐姆1482電容4.7uF1741電容10315551數(shù)碼管2面包板 1斜口鉗1四 總體方案的設計1分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖所示。它主要由控制器、定時器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時器和控制器的標準時鐘信號源，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器，數(shù)碼管和二極管的工作。 主控部分秒脈沖發(fā)生器交通燈倒計時控制部分數(shù)碼管顯示反饋控制 2分析系統(tǒng)的狀態(tài)變化，列出狀態(tài)轉換表： （1）主

3、干道綠燈亮，支干道紅燈亮。表示主干道上的車輛允許通行， 支干道禁止通行。 （2）主干道黃燈亮，支干道紅燈亮。表示主干道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，支干道禁止通行。（3）主干道紅燈亮，支干道綠燈亮。表示主干道禁止通行，支干道上的車輛允許通行。 （4）主干道紅燈亮，支干道黃燈亮。表示主干道禁止通行，支干道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉換是由控制器器進行控制的。設控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如下表所示：控制狀態(tài)信號燈狀態(tài)車道運行狀態(tài)S0（00）主綠

4、，支紅主干道通行，支干道禁止通行S1（01）主黃，支紅主干道緩行，支干道禁止通行S3（11）主紅，支綠主干道禁止通行，支干道通行S2（10）主紅，支黃主干道禁止通行，支干道緩行五 單元電路的設計1） 秒脈沖產生電路通過555芯片按一定的線路接上不同的電阻和電容就可產生周期不同的方波脈沖，即不同的頻率脈沖。課程設計需要秒脈沖，利用2個電容，2個電阻。脈沖產生2) 紅綠燈（發(fā)光二極管）顯示電路紅綠燈顯示是表示電路所處狀態(tài)，受到主控電路控制，即主控電路的輸出（A和B）決定了主干道和支干道的紅綠燈的亮滅情況。如亮用1表示，滅用0表示，則有，AB主紅(R)主黃(Y)主綠(G)支紅(r)支黃(y)支綠(g

5、)00001100010101001110000110100010所以，R=A Y=AB G=ABr=A y=AB g=AB紅綠燈顯示電路接線如下:3） 計時部分電路計時器狀態(tài)產生模塊：設計要求對不同的狀態(tài)維持的時間不同，而且要以十進制倒計時顯示出來。采用兩個74LS161完成計時器狀態(tài)產生模塊設計。設計思路：要以十進制輸出，而又有一些狀態(tài)維持時間超過10秒，則必須用兩個74LS161分別產生個位和十位的數(shù)字信號。顯然，計數(shù)器能夠完成計時功能，我們可以用74LS161設計，并把它的時鐘cp接秒脈沖。74LS161計數(shù)器是采用加法計數(shù)，要想倒計時，則在74LS161輸出的信號必須經過非門處理后才

6、能接入數(shù)碼管的驅動74LS48，而在顯示是以0-9顯示計時，故在設計不同模值計數(shù)器確定有效狀態(tài)時，以0000，0001，0010-1111這些狀態(tài)中靠后的狀態(tài)為有效狀態(tài)。例如：有效狀態(tài)10111100110111101111取非 01000011001000010000即 4-3-2-1-0 實現(xiàn)模5的倒計時。1.首先對控制個位輸出的74LS161設計按要求對系統(tǒng)的狀態(tài)不同，個位的進制也就要求不同。利用系統(tǒng)的狀態(tài)量A,B控制74LS161的置數(shù)端D0D1D2D3。當系統(tǒng)處在Gr或Rg狀態(tài)時，個位的進制是十（模10），即逢十進一，當系統(tǒng)處在Yr或Ry狀態(tài)時，個位的進制是五（模5），即逢五進一，模

7、10時，有效狀態(tài)為0110，0111，1000，-1111，置D3D2D1D0為0110，模5時有效狀態(tài)為1011，1100，1101，1110，1111，置D3D2D1D為1011，由此有，ABD3D2D1D0000110011011110110101011D0=D3（Yy） D2=(Gg) D1=1當狀態(tài)為1111時，74LS161的狀態(tài)必須跳到進入下一個循環(huán)，此時進位輸出為1，把它的CO非接入置數(shù)端LD。2.再對控制十位輸出的74LS161設計。同設計控制個位輸出的74LS161基本類似，用系統(tǒng)狀態(tài)量A,B控制十位74LS161的置數(shù)端D3D2D1D0。當系統(tǒng)處于Gr狀態(tài)時置D3D2D1

8、D0為1101，當系統(tǒng)處于Yr或Ry時置D3D2D1D0為1111，當系統(tǒng)處于Rg時置D3D2D1D0為1110，有，ABD3D2D1D0001101011111111110101111D3=D2=1 D1=A+B=G D0=A+B=g同理我們將CO2非接入置數(shù)端LD*對一些級聯(lián)的處理當計數(shù)超過10秒時，個位需向十位進位，此時十位計數(shù)，其它時間其保持不變，通過控制十位的CLK端實現(xiàn)這一功能，個位的CO1非連接十位的CLK端，當個位需進位，即完成一次循環(huán)，CO1為1，則十位有脈沖,十位開始計數(shù)，其他時刻CO1=0,十位沒有脈沖，十位保持。設計時把CO1,CO2的與接入主控電路的雙上升沿D觸發(fā)器的

9、cp，當完成一次計時，個位和十位同時完成循環(huán)，此時CO1=CO2=1,（其它時刻為0）cp出現(xiàn)一上升沿，觸發(fā)器計時，即系統(tǒng)跳到下一個狀態(tài)，計時器開始下一次計時。4）主控電路在設計要求中要實現(xiàn)四種狀態(tài)的自動轉換，首先要把這四種狀態(tài)以數(shù)字的形態(tài)表示出來。可以兩位二進制數(shù)表示所需狀態(tài)（00Gr, 01Yr, 11Rg, 10Ry）,循環(huán)狀態(tài)：（0001111000）數(shù)字電路課程中介紹的計數(shù)器就是通過有限幾個不同狀態(tài)之間的循環(huán)實現(xiàn)不同模值計數(shù)，由此設計一模值為4的計數(shù)器，其輸出（代表不同狀態(tài)）既可以循環(huán)轉換，而且能夠控制其他部分電路。在課程設計中利用74LS74（雙上升沿D觸發(fā)器）設計模4計數(shù)器作為主

10、控部分電路。主控電路：六. 總系統(tǒng)電路圖（附后面） 七. 心得體會及分析 課程設計的這兩周，當中有苦也有樂，從苦樂中我學到了很多東西。不僅很好的復習了一下數(shù)電所學的內容，而且提高了自己的動手實踐能力。 第一天聽了老師的講解，我了解了交通燈所要完成的各項要求和所需的各種器件。接下來就是去圖書館查資料，仔細看了幾本講解交通燈的書，我對所要設計的交通燈有了進一步的了解。開始設計電路，一部分并不難，但要把每一部分連在一起，最終實現(xiàn)要求就挺難的。設計好電路后，我去實驗室進行電路的仿真。仿真出來后發(fā)現(xiàn)倒計時錯了，我觀察了數(shù)字的變化，經過多次嘗試，改了兩片161的級聯(lián)和脈沖，最后倒計時和燈都符合要求了。 仿

11、真出來特別開心，等到連接電路的時候發(fā)現(xiàn)實際的連接線路要考慮布線、器件的位置等，還是有一定的難度的。不過經過兩天的努力，終于把電路連接好了，插上電源一試，數(shù)碼管都不亮，后來查出正負極短接了，但是就是不知道哪里短接，問了數(shù)碼管亮的同學才知道數(shù)碼管不要接正極，是共陰極的。電路終于好了，倒計時，燈都好了。電路是不允許出現(xiàn)一點錯誤的，一個管腳連接出現(xiàn)問題，都可能導致整個電路的功能不能實現(xiàn)。因此我們要有認真嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和足夠的耐心。這次課程設計不僅僅是一次動手能力的實踐，也是鍛煉我們思維能力和意志力的實踐，我們從書上學到的是死知識，但通過課程設計，活躍了我們的思維，也給了我們一個發(fā)揮自己創(chuàng)新能力的機會。

12、既是動手實踐就會遇到各種問題，也會面對重重困難，不畏艱難，就是我們解決問題的方法。感謝老師為我們提供這次的實習機會和悉心的指導。 附錄（參考文獻）：高書莉 數(shù)字系統(tǒng)設計數(shù)字電路課程設計指南 畢滿清 電子技術實驗與課程設計王毓銀 數(shù)字電路邏輯設計 伍愛蓮 萬家佑 朱光波 電路與電子技術實驗教程西安郵電學院電子工程學院數(shù)字電路課程設計過程考核表學生姓名李少霞班級/學號測控0801（06082005）承擔任務實驗室（單位）電子信息工程教研室所在部門電子工程學院實施時間2010年6月7日至2010年6月18日具體內容第一周星期一上午：集中講解設計的目的及要求；介紹系統(tǒng)設計的一般方法和步驟；介紹部分邏輯

13、器件及其應用；布置課程設計題目；分析設計中可能出現(xiàn)的問題。星期一下午星期二:學生選題，查閱資料，設計電路；教師準備器材、工具等，同時為學生檢查電路設計、輔導答疑。星期三：學生完成原理圖設計及連接圖設計。教師審閱，開始發(fā)放元器件及工具。星期四星期五：學生進行電路安裝、調試；教師繼續(xù)答疑并補發(fā)元器件。第二周星期一星期二：學生繼續(xù)安裝調試，調試成功的學生可選作第二課題。星期三：開始驗收。要求：1）功能正確；2）電路穩(wěn)定；3）能自述調試中遇到的問題及解決方法。星期四星期五上午：繼續(xù)驗收。驗收通過的學生整理、上交工具，寫出設計報告。星期五下午：召開課程設計總結交流會，總結交流學生在課程設計中具有特色的設計思想和先進的調試方法。指導教師（師傅）姓名師小琳職務或職稱講師指導教師（師傅）對學生的評價學習態(tài)度 認真 一般 不認真學習紀律 全勤 偶爾缺勤 經常缺勤實踐能力 很強 一般 較差指導教師（師傅）對學生專業(yè)知識或社會實踐能力等情況的意見指導教師（師傅）簽字 年 月 日 西安郵電學院電子工程學院數(shù)字電路課程設計成績鑒定表學生姓名李少霞班級/學號測控0801（06082005