數(shù)字電子電路課程設(shè)計-數(shù)字交通燈的設(shè)計說明

.PAGE....數(shù)字電子電路課程設(shè)計數(shù)字交通燈摘要此電路由定時器NE555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生秒脈沖,兩塊74LS192芯片級聯(lián)成61進制倒計時器,計時器輸出的數(shù)據(jù)通過兩塊74LS48譯碼器最終由兩塊七段數(shù)碼管顯示出來。計時部分由倒計時器與邏輯門構(gòu)成定時器,在每隔55秒或5秒輸出一個脈沖,觸發(fā)狀態(tài)控制器工作。狀態(tài)控制器控制著信號燈的轉(zhuǎn)換。目錄1引言12總體方案論證與設(shè)計23具體邏輯電路設(shè)計33.1秒脈沖33.2倒計時器43.3時間顯示器53.4定時器、狀態(tài)控制器63.5信號燈顯示73.6總電路設(shè)計84結(jié)論95參考文獻10..1引言交通燈是我們最常見的系統(tǒng),隨著科技的日益創(chuàng)新,交通燈的設(shè)計也多式多樣,不同的地點不同的路況需要不同的交通燈,但其設(shè)計原理都是XX小異的。我們這次的設(shè)計是用硬件實現(xiàn)交通燈的全部功能。這里用簡單的電路來介紹交通燈的工作原理。介紹了數(shù)字電子技術(shù)中非常重要的幾個芯片：定時器NE555、4位十進制可逆同步計數(shù)器〔雙時鐘74LS192、七段顯示譯碼器74LS48、帶小數(shù)點〔DP的七段數(shù)碼管、數(shù)據(jù)分配器74LS138。隨著社會的發(fā)展,電子技術(shù)也日新月異,因而掌握這門技術(shù)至關(guān)重要。2總體方案論證與設(shè)計1、方案方案1：由定時器NE555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生秒脈沖,兩塊74LS192芯片級聯(lián)成61進制倒計時器,計時器輸出的數(shù)據(jù)通過兩塊74LS48譯碼器和兩塊七段數(shù)碼管顯示出來。由倒計時器與邏輯門構(gòu)成定時器,在每隔55秒或5秒輸出一個脈沖,觸發(fā)狀態(tài)控制器工作。狀態(tài)控制器控制著信號燈的轉(zhuǎn)換。方案2：方案2與方案1很大一部分都相同,就定時器那一塊有差異。定時器由兩塊74LS162〔4位十進制同步計數(shù)器進行計數(shù)而不用倒計時器計數(shù)。綜合考慮,方案1比方案2所用的器件要少,比較經(jīng)濟。而且方案1容易連接。易于生成。所以選擇方案1比較好。信號轉(zhuǎn)換狀態(tài)1〔00：東西方向車道的綠燈亮,車道,人行道通行；南北方向車道的紅燈亮,車道,人行道禁止通行。狀態(tài)2〔01：東西方向車道的黃燈亮,車道,人行道緩行；南北方向車道的紅燈亮,車道,人行道禁止通行；狀態(tài)3〔10：東西方向車道的紅燈亮,車道,人行道禁止通行；南北方向車道的綠燈亮,車道,人行道通行；狀態(tài)4〔11：東西方向車道的紅燈亮,車道,人行道禁止通行；南北方向車的黃燈亮,車道,人行道緩行；3具體邏輯電路設(shè)計3.1秒脈沖系統(tǒng)所需要的秒脈沖由定時器NE555所構(gòu)成的多諧振蕩器提供,多諧振蕩器如圖1—1〔a所示,圖中NE555外引線排列如圖1—1〔b所示。其中1腳是電路地GND；8腳是正電源端Ucc,工作電壓范圍為5~18V；2腳是低觸發(fā)端TR；3腳是輸出端OUT；4腳是主復(fù)位端R；5腳是控制電壓端Uc；6腳是高觸發(fā)端TH；7腳放電端DISC。R1、R2和C為定時電阻和電容,C1為電壓控制端穩(wěn)定電容。在信號的輸出端產(chǎn)生矩形脈沖,其振蕩頻率為f=1.44/<R1+2R2>C。圖1-1<b>圖1-1<a>圖1-1<b>圖1-1<a>3.2倒計時器倒計時器由兩位4位十進制可逆同步計數(shù)器〔雙時鐘74LS192、一個非門和一或門構(gòu)成。其組成如圖2—1〔a所示,其中74LS192是上升沿觸發(fā),CPU為加計數(shù)時鐘輸入端；CPD為減計數(shù)時鐘輸入端；LD為異步預(yù)置端,低有效；CR為異步清零端,高有效；CO為進位輸出端,當1001后輸出低電平；BO為借位輸出端,當0000后輸出低電平；D3D2D1D0為數(shù)據(jù)預(yù)置端；Q3Q2Q1Q0為數(shù)據(jù)輸出端。倒計時器初始狀態(tài)為01100000,當輸入一個脈沖,計時器就會減一。低位的狀態(tài)是0000時,再來一個脈沖,BO端就會由1—〉0,這是高位的CPD端由0—〉1。高位因得到一個上升沿,從而觸發(fā),進行減1運算。低位的狀態(tài)變?yōu)?001。當高低位的狀態(tài)都為0000時,它們的LD端就會接低電平,從而進行異步置數(shù)。計時器狀態(tài)變?yōu)?1100000。秒脈沖再來就會重復(fù)以上操作。3.3時間顯示器時間顯示器由兩片七段顯示譯碼器74LS48和兩片半導(dǎo)體數(shù)碼管構(gòu)成。其組成如圖3—1〔a所示,74LS48的外引線排列如圖3—1〔b所示。A3A2A1A0組成8421BCA碼為輸入端,Ya~Yg為輸出端。LT、RBI、BI/RBO為使能控制端,都是低有效。LT為燈測試輸入端,RBI為滅零輸入端,BI/RBO為滅燈輸入/滅零輸出端。此半導(dǎo)體數(shù)碼管為帶小數(shù)點〔DP的七段數(shù)碼管,分為共陰和共陽型。共陰型數(shù)碼管的COM端接低電平,共陽型的則接高電平。3.4定時器、狀態(tài)控制器定時器由倒計時器、兩個與門、兩個與非門和一個或非門構(gòu)成。邏輯門所構(gòu)成的電路如圖4—1所示。狀態(tài)控制器有兩個JK觸發(fā)器級聯(lián)而成,如圖5—1所示。狀態(tài)控制器實質(zhì)是一個2位二進制異步加法計數(shù)器,下降沿觸發(fā)。當?shù)褂嫊r器的狀態(tài)為01100000〔60或00000101〔5時,定時器輸出0,其余狀態(tài)都是是輸出1。倒計時器的初狀態(tài)為01100000,即定時器的初態(tài)為0,倒計到00000101之前定時器的輸出都為1,當?shù)?0000101時,定時器輸出為0。狀態(tài)控制器得到下降沿而觸發(fā)。狀態(tài)控制器到下一個01100000時再次觸發(fā)。同時狀態(tài)跟隨轉(zhuǎn)變。這就實現(xiàn)了狀態(tài)首先隔55秒轉(zhuǎn)換一次,接著隔5秒轉(zhuǎn)換一次,然后再隔55秒轉(zhuǎn)換。如此循環(huán)就可以實現(xiàn)定時信號轉(zhuǎn)換的目標。3.5信號燈顯示此部分由一個數(shù)據(jù)分配器74LS138、兩個與門和6個發(fā)光二極管構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)如圖6—1〔a所示。74LS138的外引線排列如圖6—1<b>所示,其中A2A1A圖6-1<b>圖6-1<b>圖6-1<a>圖6-1<a>3.6總電路設(shè)計4結(jié)論5參考文獻[1]陳晰.數(shù)字電路試驗技術(shù)基礎(chǔ).北京：電子工業(yè)出版社,1999[2]李元.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計.XX：XX大學出版社,1997[3]郝波.數(shù)字電子技術(shù),XX：XX電子科技大學出版社,2004[4]郭斌.數(shù)字邏輯電路.北京：電子科技大學出版社,1995[5]程震先.數(shù)字電路實驗與應(yīng)用.北京：北京理工大學出版社,19991.設(shè)計題目：簡易交通燈設(shè)計1.1設(shè)計目的：〔1能獨立查閱、整理、分析有關(guān)資料〔2能用數(shù)字集成電路完成設(shè)計任務(wù)〔3掌握脈沖產(chǎn)生、整形與分頻電路〔4掌握計數(shù)、譯碼與顯示電路1.2基本要求：<1>模擬東西南北兩路交通指示燈〔2紅燈亮60秒,黃燈亮5秒,綠燈亮55秒〔3數(shù)碼倒計時顯示1.3用硬件電路完成全部或部分功能2.設(shè)計過程的基本要求：2.1基本部分必須完成,發(fā)揮部分可以根據(jù)自己的能力有選擇的完成。2.2符合設(shè)計要求的報告一份,其中包括邏輯電路圖。2.3設(shè)計過程中的草稿要求保留,并隨設(shè)計報告一起上交。3.報告的基本要求：3.1要求用A4紙打印,不允許復(fù)印。3.2裝訂順序為：封面、任務(wù)書、成績評審意見表、中文摘要和關(guān)鍵詞、目錄、正文、參考文獻。順序