交通灯 设计报告.docx

实验目的:1. 掌握时序逻辑电路的设计方法,灵活运用理论知识2. 提高学生的数字系统设计能力和实际动手能力进一步了解如何将数字电路设计应用到自动控制系统中,从而提高解决实 际问题的能力4.为学习和使用计算机打下良好的基础实验内容:用中小规模逻辑器件设计交通灯控制电路实验要求:1. 设计一个十字路口的交通灯控制电路,要求东西方向和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行在十字路口的两个方向上各设一组红、黄、绿灯,红灯（图Do表示禁止通行,绿灯表示可以通行2. 设置一组数码管,以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿 灯亮的时间是20s,另一个方向上绿灯亮的时间是30s,黄灯亮的的时间都是5s3. 当任何一个方向出现特殊情况,按下手动开关，其中一个方向常通行,倒计时停止当特殊情况结束后,按下自动控制开关,恢复正常状态纤灯OOO倒计数 计时器OOO实验所用的器材:交通灯控制系统主要由控制器、译码器和秒脉冲信号发生器等器件组成其系统框图如图2 秒脉冲发生器是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主要芯片74LSI6174LS4874IS0474IS0074LS08秒脉冲 发生器 | 74TS139数量/个是时器* *控制器译码器其他器材数码管二极管P艮流电阻4.7uF电容0.01 uF电空信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统的主要部分,数量/个主干道信 号灯支干道信号 灯 -~—旳匕任刃厅咛命的工作图2交通灯控制系统的原理框图时钟信号产生电路主要由555定时器组成震荡器,严生稳定的脉冲信号,送到状态产生电路, 状态产生电路根据需要产生一定的“0”、“1 ”信号。

这些信号通过时间显示电路转化成 时间信号,在通过数码管显示时间同时这些信号通过交通灯显示电路转化成6个独立的交 通灯信号，用二极管代替交通灯，实现红绿黄灯之间的转换根据设计主、支干道信号一次 循环需要60个信号，所以用2个74LS161级联实现,U1代表低位芯片,U2代表次高位芯 片,取反码容易实现后面的时间显示代码,以进行倒计时,其真值表如图所示D3D2DID0, d3d2dld0分别为7LS161高、低位输入信号• “0”为低电平,“1”为高电平,二极管在高电 平的时发光,低电平的时不发光序号状态U2U1时间 计数支干道主干道D3D2D1D0D3d2dld0绿黄红绿红01001101011029100001021101011128100001031101100027100001041101100126100001051101101025100001■■■■■■■■■■■■■■■■■•■■//1110011019100001121110011118100001■•■■■■■■■■■■■•■*■•21111101100910000/221111011108100001COWGND555 VIRTUAL功能实现: 时钟信号发 通过555芯匸 频率脉冲。

诛 信号,确保星容就可产生周期不同的方波脉冲,即不同的 丫，2个电阻,产生稳定的“秒”脉冲(f=lHz) 制计时器: 设计要求对不同的状态维持的时间不同,而且要以十进制倒计时显示出来用两个74LS161 完成计时器状态产生模块设计设计思路:要以十进制输出,而又有一些状态维持时间超过10秒,用两个74LS161分别产生个位和十位的数字信号显然，计数器能够完成计时功能,我们可以用74LS161设计，并把它的时钟cp接秒脉冲 74LS161计数器是采用加法计数，要想倒计时,则在74LS161输出的信号必须经过非门处理 后才能接入数码管的驱动74LS48,而在显示是最好以人们习惯的数字0--9显示计时,故在 设计不同模值计数器确定有效状态时,以（）（）00, 0001, 0010…—1111这些状态中靠后的状态 为有效状态例如:有效状态 1011—1100—1101—1110—11 /1取非 0100—0011—0010—0001—0000即 4-—一3-——2 1 0实现模5的倒计时在将74LS161改装成其他模值时既可以采用同步清零法,也可采用异步置数法,但 呗）不 可能为有效状态,所以采用异步置数法完成不同模值转化的实现。

首先对控制个位输出的74LS161设计按要求对系统的状态不同,即红绿灯的状态不同,个位的进制也就要求不同用系统的状态 量Q1,Q0控制74LS161的置数端D0D1D2D3当系统处在Gr或Rg状态时，个位的进制是 十（模10）,即逢十进一,当系统处在Yr或Ry状态时，个位的进制是五（模5）,即逢五进 一,模 10 时,有效状态为 0110, 0111, 1000, — 一-1111,置 D3D2D1D0 为 0110,模 5 时有 效状态为 1011, 1100, 1101, 1110, 1111,置 D3D2D1D 为 1011,由此有,Q1Q（）D3D2D1DO00011001101110011011/（）11所以,D3二DO二Q0Q2二〜Q0Q1二1当状态为1111时,74LS161的状态必须跳到进入下一个循环, 此时进位输出为1,我们可以把它的C（）非接入置数端山D]再对控制十位输出的74LS161设计同设计控制个位输出的74LS161基本类似,用系统状态量Q0Q1控制十位74LS161的置数端D3D2DlD0o当系统处于Gr状态时置D3D2D1D 0为1101,当系统处于Yr或Ry时置D3D2D1D0为1111,当系统处于Rg时置D3D2D1D0为1110,有,QiD3D2D1DC)001/0101111110111011/1/1故,D3=D2=1 D1 二〜（〜Q1 〜QO） DI）二〜（Q1 〜Q0）同理我们将CO2非接入置数端ILD]>R24.7uF74L!DISLK161M520-2CLRF74LS74Nrmjuni-LOAD *CLR*型域，其它时间其保持不\ 「缈定屁-般劇十位U4-1QC113三o16 74LRECKDHNPE 4TENP■完成「次讦转换,计19KtU24军丁-乳I 11ENP ENT节界"需逊计数,其朗旷站为948U274227叩应的信号纤,指扌仕A B C D E F G轴严7 TMt品C QC__VCC5V行译码3”舟滋窈4 V7>7T7T74LL译码驱动电路. 按照主控制器帕m2-LOW -CLRCLK和车辆。

OOOOOOOU24 74LS48N总电路图:IC1JI Vmoa Iii000、r- C >V 小 U * •英丰道的行人A B C D E F GWG-43设计中遇到的问题和实验心得:在这次课程设计中,我遇到了一些问题,也学会了很多关于数字电路的东西,并对所用器件 有了更深入的认识首先,为了使线路简单在安装之前要对芯片的位置布置作一下分析,才开始连接并按照电 路进行合理的布置器件，另外,在调试过程中，要学会使用仪器去检测电路,刚开始我很快 就将线认真的连好,但没有出现结果,我再用表去测电路,并找出了问题所在其次,使我感悟最深的是数字电路设计需要的不仅是深厚的知识功底和严谨认真的科学态 度，更要有坚忍不拔的毅力和勇于探索的勇气只有对所有的器件有很好的了解之后才能去 选择正确的器件设计电路好的电路设计不仅要求正确,而且要最简单,尽量在功能齐全的 前提下减少所用器件的数量另外,最好是接好一个模块后通电检测，有问题就检查修改电 路,直到这一模块正常再对下一个模块接线布线完成后,基本上可能不会一次性成功,接 下来就该调试电路,这是一个很重要的环节结果错误的可能原因有很多,可能是设计本身 或是接线问题或接触问题,也可能是所用器件问题,我碰到的问题首先是电路图的问题，有 一根线连错,更正后，出现了正常效果。

最后,我认识到态度要端正,作风要严谨对数字电路来说,逻辑性非常强,每一个环节都 要弄得清清楚楚,有一点漏洞,结果都不可能出来以上是我完成数字电路课程设计后的一些心得体会 附录（参考文献）:1、《数字电路逻辑设计》（脉冲与数字电路第三版）王疏银主编高等教育出版社2、《数字电路实验指导书》（西安邮电学院电子与信息工程系）张亚婷王利杨乐周丽娟郭华编。