交通燈設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 交通燈設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)目的二、電路中的元器件介紹2.1用到的元器件概括2.274LS160同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器2.374LS153雙四選一數(shù)據(jù)選擇器2.474LS74:雙上升沿D觸發(fā)器2.5NE555定時(shí)器三、各電路的設(shè)計(jì)原理及相關(guān)電路圖3.174LS160構(gòu)成的時(shí)間計(jì)數(shù)器3.1.1時(shí)間計(jì)數(shù)器原理3.1.2電路圖3.274LS153構(gòu)成的時(shí)間選擇部分3.2.1原理3.2.2電路圖3.3燈的選亮及循環(huán)3.3.1原理3.3.2電路圖3.4NE555構(gòu)成脈沖信號(hào)發(fā)生電路3.3.1原理3.3.2電路圖四、總結(jié)一、設(shè)計(jì)目的1、熟悉數(shù)字電路的分析和設(shè)計(jì)方法；2、熟悉合理選用元器件的方法；3、提高電路布局、布線以及檢查和排除故障的能力；4、培養(yǎng)正確選擇和運(yùn)用測(cè)試儀器對(duì)電子電路進(jìn)行正確測(cè)試的能力；5、培養(yǎng)書寫設(shè)計(jì)報(bào)告的能力二、電路中的元器件介紹1、用到的元器件有：74LS160,74LS153,74LS74，NE555，帶譯碼驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管，與門、或門、非門、異或門、同或門；2、74LS160十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)要說明：160為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，共有54/74160和54/74LS160兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其主要電特性的典型值如下：160的清除端是異步的。當(dāng)清除端/MR為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端CP狀態(tài)如何，即可完成清除功能。160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE為低電平時(shí)，在CP上升沿作用下，輸出端Q0Q3與數(shù)據(jù)輸入端P0P3一致。對(duì)于54/74160，當(dāng)CP由低至高跳變或跳變前，如果計(jì)數(shù)控制端CEP、CET為高電平，則/PE應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而54/74LS160無此種限制。160的計(jì)數(shù)是同步的，靠CP同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)CEP、CET均為高電平時(shí)，在CP上升沿作用下Q0Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)于54/74160，只有當(dāng)CP為高電平時(shí)，CEP、CET才允許由高至低電平的跳變，而54/74LS160的CEP、CET跳變與CP無關(guān)。160有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個(gè)高電平脈沖，其寬度為Q0的高電平部分。在不外加門電路的情況下，可級(jí)聯(lián)成N位同步計(jì)數(shù)器。對(duì)于54/74LS160，在CP出現(xiàn)前，即使CEP、CET、/MR發(fā)生變化，電路的功能也不受影響。管腳圖：引出端符號(hào)：TC 進(jìn)位輸出端；CEP 計(jì)數(shù)控制端；Q0Q3 輸出端；CET 計(jì)數(shù)控制端；CP 時(shí)鐘輸入端（上升沿有效）；/MR 異步清除輸入端（低電平有效） /PE 同步并行置入控制端（低電平有效）。 功能表：說明：H高電平；L低電平；X任意3、74LS153雙四選一數(shù)據(jù)選擇器雙 4 選 1 數(shù)據(jù)選擇器；數(shù)據(jù)選擇端（AB）為兩組共用，按二進(jìn)制譯碼，以供兩組從各自的 4 個(gè)數(shù)據(jù)（1C01C3，2C02C3）中分別選取 1 個(gè)所需的數(shù)據(jù)。只有在 兩組各自的選通端（1G、2G）為低電平時(shí)才可選擇數(shù)據(jù)。 管腳圖：引出端符號(hào)： A、B 選擇輸入端，1C01C3、2C02C3數(shù)據(jù)輸入端，1G、2G選通輸入端（低電平有效），1Y、2Y 數(shù)據(jù)輸出端。功能表：H高電平 L低電平 X任意邏輯電路圖：4、74LS74:雙上升沿D觸發(fā)器(有預(yù)置，清零端)引出端說明：CP1 CP2時(shí)鐘輸入端，1D 2D數(shù)據(jù)輸入端，1Q 2Q 1Q 2Q輸出端，CLR1 CLR2直接復(fù)位端（低電平有效），PR1 PR2直接置位端（低電平有效）。邏輯圖：功能表:說明：本交通燈電路中將74LS74 D觸發(fā)器的Q端與輸入端D相連來構(gòu)成T觸發(fā)器來為后級(jí)74LS160提供時(shí)鐘脈沖，T觸發(fā)器的工作原理是：因?yàn)镈接至Q，所以每來一個(gè)脈沖，輸出端Q的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次。5、NE555定時(shí)器NE555 引腳功能及應(yīng)用NE555為8腳時(shí)基集成電路，各腳主要功能：1地GND，2觸發(fā)3輸出 ，4復(fù)位，5控制電壓 6門限(閾值)，7放電 ，8電源電壓Vcc本次使用的電路是下圖的電路，產(chǎn)生1HZ的方波。無穩(wěn)電路就是多諧振蕩電路，是555電路中應(yīng)用最廣的一類。電路的變化形式也最多。通過改變RA和C的值來輸出方波脈沖的頻率。6、各與、或、非、異或門電路的使用電路中采用了大量的門電路來實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系，主要有：7400與非門、7402或非門、7404反向器、7408與門、7486雙端異或門、7432二輸入或門。三、各電路的設(shè)計(jì)原理及相關(guān)電路圖1、74LS160構(gòu)成的時(shí)間計(jì)數(shù)原理：紅綠燈時(shí)間是通過74LS160級(jí)聯(lián)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)的，為保證主干道和支干道時(shí)間一致，所以都采用30，5和20進(jìn)制，當(dāng)計(jì)數(shù)滿后就清零；其中一個(gè)燈亮?xí)r，其余燈該亮的時(shí)間也在走，這就需要選擇哪個(gè)燈亮并選擇它的時(shí)間。電路圖：7段帶譯碼驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管74LS160同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器2、74LS153構(gòu)成選擇部分：通過一個(gè)74LS153雙四選一數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)；因?yàn)闊o論是哪個(gè)燈正在亮，其它燈固定的時(shí)間進(jìn)制仍在計(jì)數(shù)，只是當(dāng)記滿時(shí)清零，當(dāng)正在亮的燈時(shí)間記滿時(shí)其它燈計(jì)數(shù)也強(qiáng)制被清零；這時(shí)需要根據(jù)74LS153的地址選擇端來進(jìn)行選擇哪個(gè)燈亮，哪個(gè)燈滅。74LS153的地址選擇原理：先通過兩個(gè)74LS160構(gòu)成六十進(jìn)制，也就是交通燈循環(huán)亮1次的時(shí)間，當(dāng)?shù)搅?0秒時(shí)，就給74LS74一個(gè)脈沖使其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，同時(shí)74LS74也給后面的那個(gè)74LS160一個(gè)脈沖，讓其計(jì)數(shù)一次，那樣就給了74LS153地址端一個(gè)信號(hào)，讓其進(jìn)行地址選擇，這時(shí)剛好74LS160構(gòu)成的時(shí)間計(jì)數(shù)器就到達(dá)29秒，同時(shí)輸出一個(gè)低電平給153的C0端讓153選擇輸出，去清零用于時(shí)間計(jì)數(shù)的74LS16074LS153雙四選一數(shù)據(jù)選擇器，這樣便實(shí)現(xiàn)了時(shí)間的切換，其余情況相似，只是提供給74LS74的脈沖必須進(jìn)行一定的計(jì)算，否則就會(huì)出錯(cuò)。電路圖：74LS160 同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS74D觸發(fā)器，構(gòu)成T觸發(fā)器3、燈的選亮及循環(huán)控制燈亮的一些邏輯門燈的選亮通過連接在74LS153的地址端，因?yàn)榈刂范说淖兓?0,01,10,11，所以可以連接至地址端，然后通過一些與或非門來進(jìn)行控制，選擇哪個(gè)燈亮。電路圖：從上到下依次是紅燈，黃燈，綠燈4、NE555構(gòu)成脈沖信號(hào)發(fā)生電路各個(gè)芯片的時(shí)鐘脈沖由NE555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，通過調(diào)節(jié)定時(shí)元件R和C來控制產(chǎn)生的方波脈沖的頻率，其公式為：公式為：T0.7(R1+R2)C，得出R1=4k，R2=70k，C=10uf，剛好產(chǎn)生1HZ的方波脈沖。電路圖為：NE555定時(shí)器四、總結(jié)通過這次實(shí)驗(yàn)讓我們對(duì)74LS160計(jì)數(shù)器,74LS153數(shù)據(jù)選擇器,74LS74D觸發(fā)器及一些常用的與或非，異或同或門有了比較深刻的理解；掌握了其工作原理，能夠達(dá)到比較熟練的運(yùn)用，提高了我們的動(dòng)手能力，同時(shí)讓我們知道了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，在這次實(shí)驗(yàn)中我們分工合作，各自掌握自己的那部分，雖然在實(shí)驗(yàn)中也曾遇到困難，但通過我們不斷的討論，不斷的查詢資料，到最后問題都迎刃而解。 在整個(gè)電路中我們是使用74LS160做計(jì)數(shù)，用74LS153做選擇器進(jìn)行狀態(tài)切換，其中這個(gè)切換電路做了很長(zhǎng)時(shí)間，大部分時(shí)間都是花在74LS153地址的選擇信號(hào)來進(jìn)行切換上面的，基本上每天只要有時(shí)間就都在想，在討論，查資料應(yīng)該怎樣才能做好，不斷的嘗試，不斷的失敗，不是這錯(cuò)，就是那出問題，總不能讓人滿意，其中想過放棄做個(gè)別的電路算了，但冷靜一下覺得還是再想想辦法吧！花了這么多時(shí)間總不能放棄??！既然做都做了，就一定得做好，然后繼續(xù)討論，一步一步分析問題到底出在哪里，最后通過我們的努力終于做出來了，實(shí)現(xiàn)了功能，雖然電路復(fù)雜點(diǎn)，但是這是完全通過我們自己設(shè)計(jì)，不斷思考所得出來的，只要做出來了，那么那些努力都是值得的。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)中，大家