數(shù)字電路課程設(shè)計交通燈控制器

1、數(shù)字電路課程設(shè)計報告書題目：交通燈控制器一實驗?zāi)康? .綜合應(yīng)用數(shù)字電路知識設(shè)計一個 交通燈控制器。了解 各種元器件 的原理及其應(yīng)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(shè)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(shè)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(dāng)任何一個方向出現(xiàn)特殊情況，按下手動開關(guān)，其中一個方向常 通行，倒計時停止，當(dāng)特殊情況結(jié)束后，按下自

2、動控制開關(guān)，恢復(fù)正 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(shè)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(biāo)準(zhǔn)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。2 .分析系統(tǒng)的狀態(tài)變化，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：(1)主干道綠燈亮，支干道紅燈亮。表示主干

3、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(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制的。 設(shè)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(yùn)行狀態(tài)s0 (00)主綠，支紅主干道通行，支干道

4、禁止通行s1 (01)主史，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(shè)計1)秒脈沖產(chǎn)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(chǎn)生周期不同的 方波脈沖，即不同的頻率脈沖。課程設(shè)計需要秒脈沖，利用個電容，2個 電阻。脈沖產(chǎn)生r3一7u2)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 (r)士黃(y)主綠(g)支紅(r)支黃(y)支綠(g)0000110

5、0010101001110000110100010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(chǎn)生模塊：設(shè)計要求對不同的狀態(tài)維持的時間不同，而且要以十進(jìn)制倒計時顯示出來。采用兩個74ls16代成計時器狀態(tài)產(chǎn)生模塊設(shè)計。設(shè)計思路：要以十進(jìn)制輸出,而又有一些狀態(tài)維持時間超過0秒,則必須用兩個74ls161 分別產(chǎn)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74ls16歿計，并把它的時飾p接秒脈沖。74ls16計數(shù)器是采用加法計數(shù)，要想倒計時，則在74ls16輸出的信號必須經(jīng)過非門處理后才能接入數(shù)碼管的驅(qū)動74ls

6、48而在顯示是以0-9顯示計時，故在設(shè)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) 1011-1100-110 1110-1111取非 0100 0011-0010-0001-0000即 43210實現(xiàn)模5的倒計時。1 .首先對控制個位輸出的74ls16役計按要求對系統(tǒng)的狀態(tài)不同個位的進(jìn)制也就要求不同利用系統(tǒng)的狀態(tài)量a,b 控制74ls16的置數(shù)端d0d1d2dg系統(tǒng)處在gr或rg狀態(tài)時，個位的進(jìn)制 是十（模10）,即逢十進(jìn)一，當(dāng)系統(tǒng)處尚或ry狀態(tài)時，個位的進(jìn)制是五 （模5）,即逢五進(jìn)一，模10時，有效狀態(tài)為01

7、10, 0111, 1000 -1111 ,置 d3d2d1d0011q 模 5 時有效狀態(tài)為 1011, 1100, 1101, 111q 1111,置d3d2d1的1011,由此有，abd3d2d1d0000110111011110110101011d0=d3 （yyd2=（gg）d1 = 1當(dāng)狀態(tài)為1111時，74ls16的狀態(tài)必須跳到進(jìn)入下一個循環(huán)，此時進(jìn)位輸出為1,把它的cojf接入置數(shù)端ld。2 .再對控制十位輸出的74ls16歿計。同設(shè)計才$制個位輸出版4ls16基本 類似，用系統(tǒng)狀態(tài)量a,b控制十位74ls16的置數(shù)端d3d2d1d*系統(tǒng)處于gr狀態(tài)時置d3d2d1do1101

8、,當(dāng)系統(tǒng)處于yr或ry時置d3d2d1d01111, 當(dāng)系統(tǒng)處于rg時置d3d2d1d01110,有，abd3d2d1d01。0110011111l1111pl011111d3=d2=1d1=a+b=gd0=a+b=g同理我們將co0f接入置數(shù)端ld*對一些級聯(lián)的處理當(dāng)計數(shù)超過10秒時，個位需向十位進(jìn)位,此時十位計數(shù)，其它時間其保 持不變，通過控制十位的clks實現(xiàn)這一功能，個位的co俳連接十位的clk 端，當(dāng)個位需進(jìn)位，即完成一次循環(huán),co偽1,則十位有脈沖十位開始計 數(shù)，其他時刻co1=葉位沒有脈沖，十位保持。設(shè)計時把co1,co2與接入主控電路的雙上升距觸發(fā)器的cp,當(dāng)完成一次 計時，個

9、位和十位同時完成循環(huán)，止匕日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(shè)計要求中要實現(xiàn)四種狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)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(jìn)制數(shù)表示所需狀態(tài)00hgr, 01yr, 11 rg, 10r，循環(huán)狀態(tài)：（00-011110-00）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(shè)計一模值沏 的計數(shù)器，具輸出（代表不同狀 態(tài)）既可以循環(huán)轉(zhuǎn)換，而且能夠控制其他部分電路。在課程設(shè)計中利用 74ls74雙上升沿d觸發(fā)器）設(shè)計模4計數(shù)器作為主控部分電路。主

10、控電路：q抬lb,4l/u7a匕 u7書l 一 ，a六.總系統(tǒng)電路圖（附后面）-g2l:尹u11aml!4a產(chǎn)l赳刎 ；：ipt.uugeui：a：, _- i i .iw .tjnmlwjrlm pitutfcue el0lt4l5mt415m.,uef74.904尹up今me ac1i tfuifl-r mia-:恒甲* iusauh 曲匕- *uiw .：tjexr：:w：b七.心得體會及分析課程設(shè)計的這兩周，當(dāng)中有苦也有樂，從苦樂中我學(xué)到了很多東 西。不僅很好的復(fù)習(xí)了一下數(shù)電所學(xué)的內(nèi)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

11、種器件。接下來就是去圖書館查資料，仔細(xì)看了幾本講解交 通燈的書，我對所要設(shè)計的交通燈有了進(jìn)一步的了解。 開始設(shè)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(shè)計好電路后，我去實驗室進(jìn)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(jīng)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(jīng)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(fù)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(xué)才知 道數(shù)碼管不要

12、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(diǎn)錯誤的，一個管腳連接出現(xiàn)問題，都可能 導(dǎo)致整個電路的功能不能實現(xiàn)。因此我們要有認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和足 夠的耐心。這次課程設(shè)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(xué)到的是死知識，但通過課程設(shè)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(jī)會。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(xí)機(jī)會和悉 心的指導(dǎo)。附錄（參考文獻(xiàn)）：高書莉數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計一數(shù)字電路課程設(shè)計指南畢滿清電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計王毓銀 數(shù)字電路

13、邏輯設(shè)計伍愛蓮 萬家佑 朱光波電路與電子技術(shù)實驗教程西安郵電學(xué)院電子工程學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計過程考核哀學(xué)生姓名李少霞班級/學(xué)號測控 0801 (06082005)承擔(dān)任務(wù)實驗室（單位）電子信息工程教研室所在部門電子工程學(xué)院實施時間2010年6月7日至2010年6月18日具體內(nèi)容星期一上午：集中講解設(shè)計的目的及要求；介紹系統(tǒng)設(shè)計的一般方法和步 驟；介紹部分邏輯器件及其應(yīng)用；布置課程設(shè)計題目；分析設(shè)計中可能出 現(xiàn)的問題。星期一下午星期二：學(xué)生選題，查閱資料，設(shè)計電路；教師準(zhǔn)備器材、工 具等，同時為學(xué)生檢查電路設(shè)計、輔導(dǎo)答疑。星期三：學(xué)生完成原理圖設(shè)計及連接圖設(shè)計。教師審閱，開始發(fā)放元器件 及工具。

14、星期四星期五：學(xué)生進(jìn)行電路安裝、調(diào)試；教師繼續(xù)答疑并補(bǔ)發(fā)元器件。第二周星期一星期二：學(xué)生繼續(xù)安裝調(diào)試，調(diào)試成功的學(xué)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(diào)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(xué)生整理、上交工具，寫出 設(shè)計報告。星期五下午：召開課程設(shè)計總結(jié)交流會，總結(jié)交流學(xué)生在課程設(shè)計中具有特色的設(shè)計思想和先進(jìn)的調(diào)試方法。指導(dǎo)教師（師傅）姓名師小琳職務(wù)或職稱講師指導(dǎo)教師（師傅）對學(xué)生的評價學(xué)習(xí)態(tài)度 認(rèn)真口一般口不認(rèn)真學(xué)習(xí)紀(jì)律全勤口 偶爾缺勤口經(jīng)常缺勤實踐能力口 很強(qiáng)口一口較差指導(dǎo)教師（師傅）對學(xué)生專業(yè)知識或社會實踐能力等情況的意見指導(dǎo)教師（師傅）簽字年月日西安郵電學(xué)院電子工程學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計成績鑒定表學(xué)生姓名李少霞班級/學(xué)號測控