數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì),紅綠燈

1、數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告 題目：紅綠燈控制器 指導(dǎo)老師：羅強(qiáng) 設(shè)計(jì)人員:徐才勝 學(xué)號(hào):0121411370315 班級(jí)：電氣ZY1401班 日期：2016年6月 目 錄1、 設(shè)計(jì)任務(wù)書2、 設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述3、 各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說明4、 調(diào)試過程及結(jié)果分析5、 設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會(huì)6、 對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的意見及建議7、 附錄（包括：整機(jī)邏輯電路圖及元器件清單）一、設(shè)計(jì)任務(wù)書一、題目： 紅綠燈控制器二、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)紅綠燈控制器設(shè)計(jì)應(yīng)具有以下功能設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)紅綠燈（1）主道方向綠燈亮（如30s），支道方向紅燈亮。（2）主道方向黃燈亮（如5s），支道方向紅燈亮。（3）

2、主道方向紅燈亮（如20s），支道方向綠燈亮。(4 ) 主道方向紅燈亮（如5s），支道方向黃燈亮。要求有時(shí)間顯示（順數(shù)、逆數(shù)皆可），時(shí)間自定。（大于20秒以上）可添加其他能。實(shí)驗(yàn)器材：推薦使用74ls192,74ls74，cd4511，各種邏輯門芯片，數(shù)碼管等常用且功能靈活的芯片。三、給定條件1. 只能采用實(shí)驗(yàn)室提供的中小規(guī)模電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。(不一定是實(shí)驗(yàn)用過的) 支道主道十字路口交通示意圖2、 設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述1、設(shè)計(jì)框圖顯示時(shí)間譯碼系統(tǒng)紅綠燈控制系統(tǒng)脈沖發(fā)生電路計(jì)數(shù)系統(tǒng)2、 整機(jī)概述 上圖是整個(gè)交通燈電路的設(shè)計(jì)框圖。首先，脈沖發(fā)生電路（秒信號(hào)產(chǎn)生單元）是用來給計(jì)數(shù)芯片產(chǎn)生脈沖的，以便計(jì)數(shù)芯片

3、可以正常的工作，可以直接使用試驗(yàn)箱上的秒信號(hào)產(chǎn)生單元。紅綠燈控制系統(tǒng)是整個(gè)電路的核心，它控制著紅綠燈的亮滅、數(shù)碼管的顯示以及控制計(jì)數(shù)時(shí)間，所以對(duì)于這個(gè)部分的設(shè)計(jì)是非常重要的。計(jì)數(shù)系統(tǒng)我們可以用計(jì)數(shù)芯片192來實(shí)現(xiàn)，采用置數(shù)或者置零的方法都可以讓實(shí)現(xiàn)某一個(gè)時(shí)間段的計(jì)數(shù)。譯碼顯示系統(tǒng)是用來顯示時(shí)間的，它將計(jì)數(shù)系統(tǒng)所記的時(shí)間用數(shù)碼管顯示出來，以便我們可以更清楚的知道紅綠燈亮滅的時(shí)間。狀態(tài)計(jì)數(shù)模塊可以控制整個(gè)電路的狀態(tài)顯示，顯示主支路上的紅綠燈。最后的紅綠燈部分用三個(gè)紅色發(fā)光二極管將我們所設(shè)計(jì)的電路功能直觀的表現(xiàn)出來。3、 各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說明 脈沖發(fā)生電路：正常情況下用555定時(shí)器產(chǎn)生秒信

4、號(hào)，本次試驗(yàn)中直接采用試驗(yàn)箱上的信號(hào)產(chǎn)生單元 譯碼顯示單元：由專用數(shù)碼管顯示譯碼器和數(shù)碼管組成，實(shí)現(xiàn)將計(jì)數(shù)器上的信號(hào)顯示出來的功能，本次試驗(yàn)中會(huì)直接采用試驗(yàn)箱上的譯碼器狀態(tài)控制系統(tǒng)： 狀態(tài)計(jì)數(shù)機(jī)的設(shè)計(jì) （4狀態(tài)基于2個(gè)D觸發(fā)器） 兩個(gè)D觸發(fā)器維持四種所需要的狀態(tài)（S0為低位，S1為高位）。 計(jì)數(shù)系統(tǒng)：（1）主道方向綠燈亮（如30s），支道方向紅燈亮。(狀態(tài)1,S1S0=11)（2）主道方向黃燈亮（如5s），支道方向紅燈亮。(狀態(tài)2,S1S0=10)（3）主道方向紅燈亮（如20s），支道方向綠燈亮。(狀態(tài)3,S1S0=01) (4 ) 主道方向紅燈亮（如5s），支道方向黃燈亮。(狀態(tài)4,S1S0

5、=00)燈亮為1，燈滅為0 我們利用74LS192進(jìn)行該電路圖的設(shè)計(jì)，利用兩塊芯片作為顯示器的高位和低位。該芯片的功能表如下圖：輸入輸出MRPLCPuCPdP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdebadeba01X1XXXX加計(jì)數(shù)011XXXXX減計(jì)數(shù)如圖：11為置數(shù)端，4為減計(jì)數(shù)端，5為加計(jì)數(shù)端，12為非同步進(jìn)位輸出端，13為非同為借位輸出端，MR為清楚段，P0，P1，P2，P3為計(jì)數(shù)器輸入端，Q1，Q2，Q3，Q4為數(shù)據(jù)輸出端。上圖為其功能表。由于本次是減計(jì)數(shù)，所以采用4,13端口的功能進(jìn)行減計(jì)數(shù)的相關(guān)運(yùn)算。由此，我們得出狀態(tài)表和邏輯表達(dá)式。如下：狀態(tài)高位片低位

6、片S1S0高D高C高B高A低D低C低B低A1100110000100000010101001000000000000101計(jì)數(shù)系統(tǒng)每對(duì)應(yīng)一種狀態(tài)，就會(huì)設(shè)置一種時(shí)間，對(duì)應(yīng)如上表。高D=0 高C=0 高B=S1S0+S1'S0=S0 高A=S1S0低D=0 低C=S1S0'+S1'S0'=S0' 低B=0低A=S1S0'+S1'S0'=S0'計(jì)數(shù)系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的電路圖： 狀態(tài)控制系統(tǒng)： 狀態(tài)計(jì)數(shù)機(jī)的設(shè)計(jì) （4狀態(tài)基于2個(gè)D觸發(fā)器） 兩個(gè)D觸發(fā)器維持四種所需要的狀態(tài)（S0，S1）。紅綠燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（得出邏輯表達(dá)式）：狀態(tài)主

7、路方向支路方向S1S0主紅主黃主綠支紅支黃支綠11001100100101000110000100100010主紅=S1'S0+S1'S0'=S1' 主黃=S1S0' 主綠=S1S0支紅=S1S0+S1S0'=S1 支黃=S1'S0' 支綠=S1'S0S0,S1分別為Q1,Q2的輸出端。S0,S1分別是S1，S2的非。4、 調(diào)試過程及結(jié)果分析 （1）進(jìn)行計(jì)數(shù)系統(tǒng)電路的接線與調(diào)試。當(dāng)輸人1Hz的時(shí)鐘脈沖信號(hào)時(shí)，要求電路能進(jìn)行減計(jì)時(shí)， （2）進(jìn)行交通燈控制器以及顯示部分的接線與調(diào)試。  （3）最后進(jìn)行交通燈（即發(fā)光二

8、極管）的接線與調(diào)試； （4）判斷各部分電路之間的時(shí)序配合關(guān)系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計(jì)要求。若是出現(xiàn)了錯(cuò)誤，則一個(gè)部分一個(gè)部分的檢查電路，找出問題，解決問題。  最終調(diào)試如下：  接上電源,便可以進(jìn)行交通燈控制系統(tǒng)的仿真，電路默認(rèn)把通車時(shí)間設(shè)為25秒，主道方向綠燈亮（30s），支道方向紅燈亮。(狀態(tài)1,S1S0=11)，主道方向黃燈亮（5s），支道方向紅燈亮。(狀態(tài)2,S1S0=10)，主道方向紅燈亮（20s），支道方向綠燈亮。(狀態(tài)3,S1S0=01)，主道方向紅燈亮（5s），支道方向黃燈亮。(狀態(tài)4,S1S0=00)，燈亮為1，燈滅為0，如此循環(huán)下去。5、

9、 接線調(diào)試中的體會(huì)1.在接線過程中，掌握一定的原則，有先后順序。各模塊之間的接線關(guān)系必須要明確，接線過程中必須注意美觀性還有課檢查性。2.在接線前必須好好熟悉自己所畫電路原理圖，理清各個(gè)部分，各個(gè)元件之間的關(guān)系，這樣才能更好，更快的接線。3.在調(diào)試過程中，必須要好好檢查線是不是接上，是不是接錯(cuò)，不然可能出現(xiàn)一些意外的情況。4.調(diào)試時(shí)候必須等所有的東西跑完一圈之后才能確認(rèn)正確的，防止意外情況發(fā)生.5.每次接線前必須檢查線的好壞，芯片功能的好壞，這樣才能更加高效的做實(shí)驗(yàn)。六、對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的意見及建議 本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)總結(jié)了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的所有大型重要知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于培養(yǎng)我們的開闊性思維以及全局性思維，具有重要意義。 但是該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較老套，所以網(wǎng)上有很多已知的東西可以進(jìn)行參考，雖然是好處也是壞處。老師可以給出一些新的