数字电路课程设计-交通灯系统.doc

西安邮电学院数字电路课程设计报告书——交通灯控制器学院名称 ： 电子工程学院学生姓名 ： 陈启超（07）专业名称 ： 光电信息工程班 级 ： 0903实习时间 ： 2011 年 12 月 19 日 —— 2011 年 12 月 30 日题目：数字电路逻辑设计－交通灯一 实验目的1.掌握系统设计一般步骤和方法，掌握一个大的系统中各子系统之间的相互作用和相互制约关系2.运用数字电路理论知识自行设计并实现一个较为完整的小型数字系统通过系统设计、软件仿真、电路安排与调试、写实习报告等环节，初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，提高实际应用水平3.学会用中规模器件设计一个符合要求的系统，并熟悉常用中规模器件的用法4.学会按照电路图在面包板上合理布局使各器件在系统中的连线更简单，清晰学会使用面包板，从实际的操作中，锻炼自己的动手能力和解决际问题的能力二 实验要求在一个具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯的自动控制电路实验的具体的要求是：主干道和支干道交替同行，先是主干道的绿灯亮 30s，支干道是红灯；然后是主干道黄灯亮 5s，支干道是红灯；之后是支干道的绿灯亮 20s,主干道是红灯；最后是支干道的黄灯亮 5s，主干道是红灯亮。

总体上电路的设计思路就是主干道和支干道交替，循环的运行主干道黄灯，支干道红灯，5s（4－0）支干道绿灯，主干道红灯，20s(19－0)主干道绿灯，支干道红灯，30s（29－0）支干道黄灯，主干道红灯，5s（4－0）三 使用元件4.7K 的电阻 1 个 150K 的电阻 1 个LED 数码管 2 个 电容 4.7uF 1 个面包板 1 个四 总体方案的设计74LS161 3 个 74LS139 1 个74LS04 3 个 74LS00 1 个74LS48 2 个 555 1 个100 欧电阻 4 个 电容 0.1uF 1 个主控制部分161发光二极管脉冲发生器 555倒计时控制电路数码显示器五 单元电路的设计（1）主控制电路利用一片 161 和一片 139 来实现主电路的控制功能，主要是通过给 161 的 4 个输入端置数为 0000，从而使它的输出端 Q1Q0=00-01-10-11 来使 139 的Y3Y2Y1Y0＝1110－ 1101－1011－0111 的状态的变化来实现交通灯 4 种状态的变化，而且在倒计时电路反馈回来的高电平才能使它的状态发生一次变化，而且它的每一个状态的变化都能够控制倒计时电路的变化和发光二极管的变化。

控制状态 信号灯状态 车道运行状态S0（00） 主绿，支红 主车道通行，支车道禁止通行S1（01） 主黄，支红 主车道缓行，支车道禁止通行S3（11） 主红、支绿 主车道禁止通行，支车道通行S2（10） 主红、支黄 主车道禁止通行，支车道缓行所以是把 161 设计成一个模 4 的计数器作为主控制电路部分2）脉冲产生电路主要是通过 555 芯片设计一个能产生一个以一秒为周期的脉冲电路，正确的把 4.7K 和 150K 的电阻以及 0.1uF 的电容和 4.7uF 的电容接入电路中产生一秒的连续脉冲脉冲产生电路图如下:（3）倒计时电路设计倒计时电路用 2 片 161 来实现的，实验要求维持的状态的时间不同，而且用十进制显示出来在设计第一个状态的时候要求计时 30s,而且是从 29 到 0秒的计时，所以两片 161，其中一片作为高位片，另一片作为低位片高位片从 2－0，地位片从 9－0 的倒计时这时第一个状态高位片的 DCBA=1101，低位片的DCBA＝0110第二个状态是主干道的黄灯计时 5 秒，从 4－0这时高位片的 DCBA=1111，地位片的 DCBA＝1011第三个状态是支干道的绿灯计时为 20 秒，从 19－0。

这时高位片的 DCBA=1110,地位片的 DCBA=0110第四个状态是支干道的黄灯计时为 5 秒，从 4－0这时高位片的 DCBA=1111，地位片的 DCBA＝1011最后由四个状态的高位片 DCBA－地位片 DCBA:1101-0110,1111-1011,1110-0110,1111-1011 分析得出了高位片的 DC 端都接高电平，地位片的 B 端接高电平其他的端口由主控制电路来实现4）数码管和发光二极管数码管电路由两片 74LS48 来连接实现，48 由多个非门来连接实现把 48 与数码管的 7 个管脚连接起来，然后把数码管在与地连接来防止被烧坏其中倒计时电路的数出端与 74LS48 通过几个非门连接起来另外把 74LS48 的 BI/RBO,RBI,LT 都接为高电平，这样数码管就能正常的显示了主干道的红、黄、绿灯分别编号：R2、YL2、G2；支干道的红、黄、绿灯分别编号：R1、YL1、G1将 6 只灯的四个分段的状态列出真值表：灯的状态列出真值表：分段 R1 R2 YL1 YL2 G1 G230s 1 0 0 0 0 15s 1 0 0 1 0 020s 0 1 0 0 1 05s 0 1 1 0 0 0六. 总系统电路图PDF 格式七. 心得体会及分析在本次的课程设计中，前几天主要是查找一些资料和书籍来研究交通灯的工作原理以及它的实现需要些什么器件，然后根据自己所找的书籍和资料来自己设计出交通灯电路图，通过两天的设计画出了电路图。

之后的几天就是根据自己设计的电路图在面包板上连接芯片来实现电路的功能，在连接完了电路时，发现自己的面包板连接的不是很好，一些芯片的布局不够合理，而且接通电源时整个电路也不是工作很正常，出现了很多问题，例如：两个接口接错了位置；布局不合理，导致了芯片上的连线交错着；各个芯片上的接电源和接地没有全部接通；面包板的接触不好导致的问题；以及倒计时电路和主控制电路的设计过程中没有完全考虑脉冲延时的问题，导致了整个电路的计时不能按照预期的设计来进行等经过了一系列的问题的处理和检查，这些问题都得到了解决在细节上也应该特别的注意，比如接数码管和二极管时候要接入保护电阻来防止把二极管和数码管烧坏最后经过了仔细的思考和检查，觉得自己的电路在面包板上的布局不够的合理，然后又从新在一个新的面包板上布局了一次，结果很好的实现了交通灯的功能，并能够按照自己的设计来倒计时总之，这次的课程设计使我对数字电路有了很浓厚的兴趣，也使我对自己所学的课程有了更深入的了解附录（参考文献）：高书莉《数字系统设计――数字电路课程设计指南》毕满清《电子技术实验与课程设计》王毓银《数字电路与逻辑设计》西安邮电学院 数字电路课程设计 成绩鉴定表学生姓名 班级/学号承担任务实验室（单位） 电路与电子技术基础教学部所在部门 电子工程学院实施时间 2011 年 12 月 19 日 —— 2011 年 12 月 30 日第一周讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；选定题目，并设计电路，完成电路设计；电路仿真；领取元器件，开始组装电路；具体内容第二周 组装电路;老师验收电路;写实验报告；实验总结；基本功能完成情况（25 分）扩展功能完成情况（10 分）学习内容（40 分）其它（5 分）实践能力（10 分）学习态度（6 分）接受单位评价（20 分）学习纪律（4 分）报告内容与实践过程紧密结合（20 分）成绩鉴定报告鉴定（40 分） 报告质量( 主题、结构、观点、逻辑、资料、字数 20 分)评阅教师姓名 薛延侠 职称 副教授 成绩评语评阅教师签字 年 月 日。