數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)報(bào)告交通燈控制器

1、數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)報(bào)告交通燈控制器學(xué)院名稱： 學(xué)生姓名： 專業(yè)名稱： 班 級(jí)： 實(shí)習(xí)時(shí)間：2013年6月3日 2013年6月14日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?掌握時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法，靈活運(yùn)用理論知識(shí)。2提高自己的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和實(shí)際動(dòng)手能力。3了解如何將數(shù)字電路設(shè)計(jì)應(yīng)用到自動(dòng)控制系統(tǒng)中，從而提高解決實(shí)際問題的能力。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求1.紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)外觀示意圖倒計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器綠燈黃燈紅燈紅 黃 綠燈 燈 燈2總體任務(wù)及要求 在十字路口的兩個(gè)方向上各設(shè)一組紅黃綠燈，顯示順序?yàn)槠渲幸粋€(gè)方向是綠燈、黃燈、紅燈；另一個(gè)方向是紅燈、綠燈、黃燈。 設(shè)置一組數(shù)碼管，以倒計(jì)時(shí)的方式顯示允許通行或禁止通行時(shí)間，其中一個(gè)

2、方向上紅燈亮的時(shí)間是30s，另一個(gè)方向上綠燈亮的時(shí)間是20s，黃燈亮的時(shí)間都是5s。 用兩組數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)雙向倒計(jì)時(shí)顯示。3.總時(shí)序工作流程圖控制器狀態(tài)S0控制器狀態(tài)S1控制器狀態(tài)S2控制器狀態(tài)S3支干道紅燈亮主干道綠燈亮支干道綠燈亮主干道黃燈亮定時(shí)30定時(shí)5秒定時(shí)20秒定時(shí)5秒支干道綠燈亮支干道黃燈亮主干道紅燈亮主干道紅燈亮三、總體方案的設(shè)計(jì)1、主控電路在設(shè)計(jì)要求中要實(shí)現(xiàn)四種狀態(tài)的自動(dòng)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，可以通過兩位二進(jìn)制數(shù)表示所需狀態(tài)（00Gr, 01Yr, 11Rg, 10Ry）,循環(huán)狀態(tài)：（0001111000）?？梢栽O(shè)計(jì)一個(gè)模為4的計(jì)數(shù)器，其輸出（代表不同狀態(tài)

3、）既可以循環(huán)轉(zhuǎn)換，而且能夠控制其他部分電路，所以可以利用74LS74（雙上升沿D觸發(fā)器）設(shè)計(jì)模4計(jì)數(shù)器作為主控部分電路。主控電路2、脈沖輸出部分脈沖輸出部分為555時(shí)基芯片構(gòu)成的多次諧波震蕩器，電路原理圖如右：其中器件參數(shù)分別為R1=4.7k，R2=150k，C1=4.7F，C2=0.01F。產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖為周期T=1s的方波。電容C1充電時(shí)，暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間為tw1=0.7(R1+R2)C=0.7(150k+4.7k) 4.70.5s電容C1放電時(shí)，暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間為tw2=0.7R2C=0.7150k4.70.5s因此，電路輸出矩形脈沖的周期為T= tw1tw21s輸出占空比為q= tw1/T

4、50%脈沖輸出3、紅綠燈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情況。燈亮用1表示，燈滅用0表示，則有：AB主紅(R)主黃(Y)主綠(G)支紅(r)支黃(y)支綠(g)00001100010101001110000110100010所以: R=A Y= G=r= y= g=AB紅綠燈顯示電路4、計(jì)時(shí)部分電路設(shè)計(jì)要求對(duì)不同的狀態(tài)維持的時(shí)間不同，而且要以十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)顯示出來。采用兩個(gè)74LS161完成計(jì)時(shí)器狀態(tài)產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)。要以十進(jìn)制輸出，而又有一些狀態(tài)維持時(shí)間超過10秒，則必須用兩個(gè)74LS161分別產(chǎn)生個(gè)位和十位的數(shù)字信號(hào)

5、。顯然，計(jì)數(shù)器能夠完成計(jì)時(shí)功能，我們可以用74LS161設(shè)計(jì)，并把它的時(shí)鐘CP接秒脈沖。74LS161計(jì)數(shù)器是采用加法計(jì)數(shù)，要想倒計(jì)時(shí)，則在74LS161輸出的信號(hào)必須經(jīng)過非門處理后才能接入數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，以0000，0001，00101111這些狀態(tài)中靠后的狀態(tài)為有效狀態(tài)。首先對(duì)控制個(gè)位輸出的74LS161設(shè)計(jì)。按要求對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)不同，個(gè)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74LS161的置數(shù)端D0D1D2D3。當(dāng)系統(tǒng)處在Gr或Rg狀態(tài)時(shí)，個(gè)位的進(jìn)制是十（模10），當(dāng)系統(tǒng)處在Yr或Ry狀態(tài)時(shí)，個(gè)位的進(jìn)制是五（模5），模10時(shí)，有效狀態(tài)為0110，0111，10001111，置D3D

6、2D1D0為0110，模5時(shí)有效狀態(tài)為1011，1100，1101，1110，1111，置D3D2D1D0為1011ABD3D2D1D0000110011011110110101011D0=D3AB D2=AB D1=1當(dāng)狀態(tài)為1111時(shí)，74LS161的狀態(tài)必須跳到進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，此時(shí)進(jìn)位輸出為1，把它的CO取反接入置數(shù)端。 再對(duì)控制十位輸出的74LS161設(shè)計(jì)。同設(shè)計(jì)控制個(gè)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(dāng)系統(tǒng)處于Gr狀態(tài)時(shí)置D3D2D1D0為1101，當(dāng)系統(tǒng)處于Yr或Ry時(shí)置D3D2D1D0為1111，當(dāng)系統(tǒng)處于Rg時(shí)置D

7、3D2D1D0為1110ABD3D2D1D0001101011111111110101111D3=D2=1 D1=A+B D0= A B同理我們把它的CO取反接入置數(shù)端當(dāng)計(jì)數(shù)超過10秒時(shí)，個(gè)位需向十位進(jìn)位，此時(shí)十位計(jì)數(shù)，其它時(shí)間十位保持不變，通過控制十位的CLK端實(shí)現(xiàn)這一功能，個(gè)位的CO1取反連接十位的CLK端，當(dāng)個(gè)位需進(jìn)位，即完成一次循環(huán)，CO1為1，則十位有脈沖,十位開始計(jì)數(shù)，其他時(shí)刻CO1=0,十位沒有脈沖，十位保持。設(shè)計(jì)時(shí)把CO1,CO2的與接入主控電路的雙上升沿D觸發(fā)器的CP，當(dāng)完成一次計(jì)時(shí)，個(gè)位和十位同時(shí)完成循環(huán)，此時(shí)CO1=CO2=1,（其它時(shí)刻為0）CP出現(xiàn)上升沿，觸發(fā)器計(jì)時(shí)，

8、即系統(tǒng)跳到下一個(gè)狀態(tài)，計(jì)時(shí)器開始下一次計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)部分電路5、總體電路圖總體電路圖四、實(shí)習(xí)中的問題及總結(jié)1、問題：（1）理論知識(shí)與實(shí)際操作存在差異，如利用555構(gòu)成多諧振蕩器時(shí)，將器件參數(shù)套用公式進(jìn)行理論計(jì)算得到周期T=1s，但在實(shí)際操作時(shí)發(fā)現(xiàn)此處存在較大誤差，周期明顯小于1s；（2）數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的課程學(xué)習(xí)過程中，過多的偏重于電路邏輯功能的設(shè)計(jì)，考慮其實(shí)際實(shí)現(xiàn)則較少，比如芯片的穩(wěn)定性、帶載能力，工作環(huán)境等問題在設(shè)計(jì)中都沒有考慮，很多設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下雖然可以正常工作，但不適宜投入生產(chǎn)。（3）排除故障的能力和設(shè)計(jì)電路的能力同樣重要。在此次課程設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)和連接電路上花費(fèi)的時(shí)間并不多，但卻把

9、大量的時(shí)間耗費(fèi)在檢查故障上，經(jīng)常還會(huì)因?yàn)椴椴怀龉收匣驘o法解決故障重新連接電路。我覺得在日常生活和實(shí)際生產(chǎn)中，需要解除故障的地方遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)電路要多，從一次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)故障，逐步摸索排除故障的方法和技巧是極為重要的。2、總結(jié)：經(jīng)過這兩周的實(shí)習(xí)，我收獲最大的就是很好的復(fù)習(xí)了數(shù)字電路所學(xué)的內(nèi)容，同時(shí)也提高了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力，在實(shí)踐中去檢驗(yàn)自己的知識(shí)，要比只看書本記得更牢，理解的更深。這次實(shí)習(xí)不僅僅是一次動(dòng)手能力的實(shí)踐，也是鍛煉我們思維能力和意志力的實(shí)踐，我們從書上學(xué)到的是死知識(shí)，但通過實(shí)習(xí)，活躍了我們的思維，也給了我們一個(gè)發(fā)揮自己創(chuàng)新能力的機(jī)會(huì)，書本和實(shí)踐相結(jié)合，就是最終的作品。五、附錄（參考文獻(xiàn)）1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)-數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)指南 高書莉 編著 北京郵電出版社2數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)王毓銀 主編 高等教育出版社3數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書張亞婷 楊樂 郭華 王利 周麗娟 編 西安郵電學(xué)院電子與信息系統(tǒng)工程系西安郵電大學(xué) 數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì) 過程考核及成績鑒定表學(xué)生姓名 班級(jí)/學(xué)號(hào) 承擔(dān)任務(wù)實(shí)驗(yàn)室（單位）電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)部所在部門電子工程學(xué)院實(shí)施時(shí)間2013年 6 月3日 2013年 6月14日課程設(shè)計(jì)過程要求優(yōu)良中及格不及格電路功能主控電路，兩路交通燈顯示正確減法計(jì)數(shù)功能正確燈、時(shí)同步正確特殊情