數(shù)電紅綠燈實驗Word版

1、浙江萬里學院電 子 設 計 報 告 書題目： 主次干道交通信號控制燈系部名稱：電子信息工程 系學生姓名：專業(yè)名稱： 通信工程班 級：通信093實習時間：2011年1月2日 1 / 14主次干道交通信號控制燈一. 實驗目的1 進一步熟悉數(shù)字電路課程的知識，將其運用于實踐中。2 掌握幾種常用數(shù)字電路芯片的工作原理，并學會熟練的使用它們。3 了解一般數(shù)字電路設計的基本步驟，學會將所學的理論知識運用到實際 問題中。 4. 初步學習自行設計電路，連接電路和排查電路的能力。 5學習以嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和認真的科學態(tài)度開對待實際問題。二. 實驗要求在一個主次干道的十字路口，東西和南北方向各設置一個紅，黃，綠三種

2、顏色的交通燈。紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行。在綠燈變紅燈時先要求黃燈亮5秒鐘，以便讓后來車輛準備停車。由于主干道車輛較多，次干道車輛較少，所以要求主干道處于通行狀態(tài)的時間要長一些，為30秒；而次干道通行時間為20秒。三. 設計題目與思路本次數(shù)字電路課程設計我設計的題目是“主次干道交通信號控制燈系統(tǒng)”。這個系統(tǒng)的主要功能是：1.實現(xiàn)紅綠燈的交通管制功能；2.在紅綠燈交換的前五秒種，有常亮的黃燈提示司機注意，此時綠燈已滅；3.可適應主次干道不同的車流量的需要，擬設計主干道的車量通行時間為30秒，次干道的車量通行時間為20秒；4.另有數(shù)字倒計時裝置，提示司機剩余時間。四. 使用元件1.設計

3、所需的元件有：74LS00 （四一二輸入與非門） -2個；74LS04 （六一非門） -2個；74LS08 （四一二輸入與門） -4個；74LS48 （BCD七段譯碼器） -2個；74LS74 （雙上升沿D觸發(fā)器） -1個；74LS139（雙二一四譯碼器） -1個：74LS161（四位二進制同步計數(shù)器）- 2個；發(fā)光二極管 - 6個；共陽極數(shù)碼管 -2個；555 -1個；電容： 4.7f - 1個；0.01f -1個；電阻 ： 150k -1個；5.1k -1個；200 -2個；導線若干；面包板一個；2.工具：鑷子，鉗子各一個； 數(shù)字萬用表一臺。五實驗原理：1. 在一個主次干道的十字路口，東西

4、和南北方向各設置一個紅，黃，綠三種顏色的交通燈。紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行。在綠燈變紅燈時先要求黃燈亮5秒鐘，以便讓后來車輛準備停車。由于主干道車輛較多，次干道車輛較少，所以要求主干道經(jīng)常處于通行狀態(tài)。時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生穩(wěn)定的“秒”脈沖信號，確保整個電路裝置同步工作和實現(xiàn)定時工作。兩個74LS161 級連作為計數(shù)器，其輸出端通過非門與74LS48 相連，在數(shù)碼管上實現(xiàn)倒計時。由于輸出端輸出不變，所以用74LS74 控制輸入端的輸入信號，使其實現(xiàn)模30、模20、模5的轉(zhuǎn)化。而74LS74自身也有一個循環(huán)，使74LS161的模值按所需的要求變化。而六個燈由74LS74的輸出端通過74L

5、S139直接控制。下圖為簡單的原理方框圖：次干道燈主干道燈譯碼驅(qū)動電路 計 數(shù) 器時 鐘 信 號數(shù)字顯示器 主 控 制 器時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生一個CP脈沖，計數(shù)器74161接受CP脈沖，實現(xiàn)同步計時。兩片74161，實現(xiàn)計數(shù)功能，并通過非門產(chǎn)生倒計時。計數(shù)器的輸入端用主控制器實現(xiàn)其模值循環(huán)。利用同步置數(shù)端，當高位輸入為1101、低位輸入為0110時實現(xiàn)模30的計數(shù)器；當高位輸入為1111、低位輸入為1011時實現(xiàn)模5的計數(shù)器；當高位輸入為1110、低位輸入為0110時實現(xiàn)模20的計數(shù)器。然后主控電路，74控制161和139的輸入端。當74的輸出Q2、Q1（令其為“A” “B” ）為00時實現(xiàn)模3

6、0的計數(shù)器，此時主干道的綠燈和次干道的紅燈亮起來；當AB為01時實現(xiàn)模5計數(shù)器，此時主干道的黃燈和與次干道的紅燈一起亮而主干道的綠燈熄滅；當AB為10時實現(xiàn)模20的計數(shù)器，此時主干道的紅燈和次干道的綠燈亮起來；當AB為11時，實現(xiàn)模5計數(shù)器，此時次干道的黃燈與主干道的紅燈一起亮，而次干道的綠燈熄滅；然后AB在回到00狀態(tài)，這樣就實現(xiàn)了交通燈的循環(huán)且實現(xiàn)了主次干道通車時間不同的功能。 倒計時顯示：十位倒計時顯示，將161的輸出端通過非門接入48，利用它的反碼輸出在數(shù)碼管上實現(xiàn)倒計時。再利用74的輸出來控制139的輸入，而139的輸出接發(fā)光二極管，從而實現(xiàn)紅綠燈的變化。這樣便實現(xiàn)了該電路的所有功能

7、。2.以下為各部分功能的具體說明時鐘信號發(fā)生器的實現(xiàn)用555片子和電容、電阻實現(xiàn)，原理圖如下：倒計數(shù)的實現(xiàn)十位倒計時顯示的轉(zhuǎn)換真值表由上表知：當74LS161由6倒計到15時給高位片一個脈沖，使高位74LS161從14開始計數(shù)，對照左右兩個表的數(shù)字，可得：而由AB狀態(tài)變化得出AB的表達式：A=!AB+A!B B=!B 這樣就實現(xiàn)了計數(shù)器按模30-模5-模20-模5的循環(huán)。數(shù)字顯示的實現(xiàn)通過7447與數(shù)碼管的連接實現(xiàn)數(shù)字顯示，原理圖如下： G F GND A B E D GND C H數(shù)碼管都是共陽極的。燈的實現(xiàn)根據(jù)139的功能表可以得出各燈的表達式：燈連接的電路圖如下：六. 整個系統(tǒng)電路圖七.

8、 心得體會 此次數(shù)字電路邏輯設計實習，我選作的題目是主次干道交通信號控制燈實驗。通過兩個星期的辛勤努力并在老師和同學的幫助下，順利完成了本次課程設計。這次的課程設計我的感受頗多。首先，我進一步熟悉數(shù)字電路課程的知識，并學著將所學的知識轉(zhuǎn)化為實踐中。此外我掌握了幾種常用數(shù)字芯片的工作原理，并能熟練的使用。最重要的是我了解到一般科學實驗的基本步驟，初步學會連接排查電路的基本思想和基本步驟，初步培養(yǎng)了科學嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和實事求是的工作態(tài)度。 剛開始時，只是對局部有一點模糊的設想，但無法將其連接成一個整體。通過查資料、老師的講解和同學們討論后對主次干道交通信號控制燈的設計有了初步的整體構想，就是將此次

9、設計分為主干道燈，次干道燈，譯碼驅(qū)動電路，計時器、數(shù)字顯示器等模塊，再由主控部分統(tǒng)一組成主次干道交通控制燈系統(tǒng)。對于面包板的使用，我還是很陌生，所以這次在面包板的運用上浪費了很多時間。首先對其進行一個整體的布局，比如說面包板的橫向模塊，統(tǒng)一采用上Vcc下GND的布局，這樣有利于芯片的電源和地線接入和排障。而芯片的排列要按照自己的電路圖的走線來布局。比如脈沖產(chǎn)生電路和數(shù)字顯示電路相對比較獨立。脈沖產(chǎn)生電路可布于面包板的一角，而數(shù)字顯示電路盡量在面包板的上方，這樣既美觀又有利于對這兩部分的單獨檢查，同時還給線路較密的主控和計時部分留下了足夠的空間。芯片布局要均勻，芯片之間要留一些空間來走線，走線盡

10、量避免搭線，這樣有利于排障，并且布局也更加美觀一些。我這次的時間就浪費了開始沒有步好局，結果電路重搭了好幾次。郁悶！在搭電路的過程中，一定要對所使用的芯片進行檢驗，測試其邏輯功能。對面包板的接觸問題也要注意，隨時檢查其是否連通。在連接電路的時候，一定要邊連邊檢查，連好一部分檢查一部分。如果直接連好所有電路再檢查，會給排查帶來很多不必要的麻煩，而且很不容易檢查出問題。經(jīng)過一個多星期的辛勤勞動終于完成了本次的課程設計，中間經(jīng)過了不少的困難和挫折，時間主要耗費在自己對知識掌握的不熟和動手能力差上，但在老師和同學的熱心幫助下一一克服并解決，使我終于嘗到了成功的喜悅。通過這次課程設計，使我自己的動手能力

11、增強不少。使自己學會了設計的基本步驟和方法，同時使自己對理論知識的熟悉程度大大增加。培養(yǎng)了自己科學嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和實事求是的工作態(tài)度。 電子設計過程考核表學生姓名陳良平班級/學號計科0307/01實習單位實驗中心所在部門3#-523課程設計時間05年5 月30 日 05 年 6 月10日具體實習內(nèi)容第一周周一：聽老師講授數(shù)字電路的設計方法及需要注意的問題；周二：選定題目，并設計電路，完成電路設計；周三：領取元器件，開始組裝電路；周四：組裝電路；周五：組裝電路；第二周周一：組裝電路；周二：組裝電路；周三：組裝電路；周四：組裝電路；周五：撰寫實驗報告；。 。指導師傅（教師）姓名赫建國職務或職稱指導師傅（教師）對學生的評價實習態(tài)度 認真 一般 不認真實習紀律 全勤 偶爾缺勤 經(jīng)常缺勤實踐能力 很強 一般 較差指導師傅（教師）對學生專業(yè)知識與社會實踐能力相結合情況的建議指導師傅（教師）簽字 年 月 日 電子設計成績鑒定表學生姓名班級/學號實習時間05年 5 月 30 日 05年 6 月 10 日實習成績鑒定實習內(nèi)容（20分）與畢業(yè)設計結合程度（10分）與專業(yè)結合程度（6分）其它（4分）實習單位評價（20分）實踐能力（10分）實習態(tài)