数字逻辑电路设计红绿灯文档格式.docx

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一、设计任务书

二、设计框图及整机概述

三、各单元电路的设计方案及原理说明

四、调试过程及结果分析

五、设计、安装及调试中的体会

六、对本次课程设计的意见及建议

七、附录（包括：

整机逻辑电路图及元器件清单）

一、题目：

红绿灯控制器

二、设计要求设计一个红绿灯

控制器设计应具有以下功能

设计要求：

设计一个红绿灯

（1）主道方向绿灯亮（如30s），支道方向红灯亮。

（2）主道方向黄灯亮（如5s），支道方向红灯亮。

（3）主道方向红灯亮（如20s），支道方向绿灯亮。

（4）主道方向红灯亮（如5s），支道方向黄灯亮。

要求有时间显示（顺数、逆数皆可），时间自定。

（大于20秒以上）可添加其他能。

实验器材：

推荐使用74ls192,74ls74，cd4511，各种逻辑门芯片，数码管等常用且功能灵活的芯片。

三、给定条件

1.只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计。

（不一定是实验用过的）

支道

主道

十字路口交通示意图

1、设计框图

2、整机概述

上图是整个交通灯电路的设计框图。

首先，脉冲发生电路（秒信号产生单元）是用来给计数芯片产生脉冲的，以便计数芯片可以正常的工作，可以直接使用试验箱上的秒信号产生单元。

红绿灯控制系统是整个电路的核心，它控制着红绿灯的亮灭、数码管的显示以及控制计数时间，所以对于这个部分的设计是非常重要的。

计数系统我们可以用计数芯片192来实现，采用置数或者置零的方法都可以让实现某一个时间段的计数。

译码显示系统是用来显示时间的，它将计数系统所记的时间用数码管显示出来，以便我们可以更清楚的知道红绿灯亮灭的时间。

状态计数模块可以控制整个电路的状态显示，显示主支路上的红绿灯。

最后的红绿灯部分用三个红色发光二极管将我们所设计的电路功能直观的表现出来。

脉冲发生电路：

正常情况下用555定时器产生秒信号，本次试验中直接采用试验箱上的信号产生单元

译码显示单元：

由专用数码管显示译码器和数码管组成，实现将计数器上的信号显示出来的功能，本次试验中会直接采用试验箱上的译码器

状态控制系统：

状态计数机的设计（4状态基于2个D触发器）

两个D触发器维持四种所需要的状态（S0为低位，S1为高位）。

计数系统：

（状态1,S1S0=11）

（状态2,S1S0=10）

（状态3,S1S0=01）

（4）主道方向红灯亮（如5s），支道方向黄灯亮。

（状态4,S1S0=00）

灯亮为1，灯灭为0

我们利用74LS192进行该电路图的设计，利用两块芯片作为显示器的高位和低位。

该芯片的功能表如下图：

输入

输出

MR

PL’

CPu

CPd

P3

P2

P1

P0

Q3

Q2

Q1

Q0

1

X

d

e

b

a

加计数

减计数

如图：

11为置数端，4为减计数端，5为加计数端，12为非同步进位输出端，13为非同为借位输出端，MR为清楚段，P0，P1，P2，P3为计数器输入端，Q1，Q2，Q3，Q4为数据输出端。

上图为其功能表。

由于本次是减计数，所以采用4,13端口的功能进行减计数的相关运算。

由此，我们得出状态表和逻辑表达式。

如下：

状态

高位片

低位片

S1

S0

高D

高C

高B

高A

低D

低C

低B

低A

计数系统每对应一种状态，就会设置一种时间，对应如上表。

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'

计数系统和显示系统对应的电路图：

两个D触发器维持四种所需要的状态（S0，S1）。

红绿灯控制系统设计（得出逻辑表达式）：

主路方向

支路方向

主红

主黄

主绿

支红

支黄

支绿

主红=S1'

S0+S1'

=S1'

主黄=S1S0'

主绿=S1S0

支红=S1S0+S1S0'

=S1支黄=S1'

支绿=S1'

S0,S1分别为Q1,Q2的输出端。

S0’,S1’分别是S1，S2的非。

（1）进行计数系统电路的接线与调试。

当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，

（2）进行交通灯控制器以及显示部分的接线与调试。

（3）最后进行交通灯（即发光二极管）的接线与调试；

（4）判断各部分电路之间的时序配合关系。

然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。

若是出现了错误，则一个部分一个部分的检查电路，找出问题，解决问题。

最终调试如下：

接上电源,便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为25秒，主道方向绿灯亮（30s），支道方向红灯亮。

（状态1,S1S0=11），主道方向黄灯亮（5s），支道方向红灯亮。

（状态2,S1S0=10），主道方向红灯亮（20s），支道方向绿灯亮。

（状态3,S1S0=01），主道方向红灯亮（5s），支道方向黄灯亮。

（状态4,S1S0=00），灯亮为1，灯灭为0，如此循环下去。

五、接线调试中的体会

1.在接线过程中，掌握一定的原则，有先后顺序。

各模块之间的接线关系必须要明确，接线过程中必须注意美观性还有课检查性。

2.在接线前必须好好熟悉自己所画电路原理图，理清各个部分，各个元件之间的关系，这样才能更好，更快的接线。

3.在调试过程中，必须要好好检查线是不是接上，是不是接错，不然可能出现一些意外的情况。

4.调试时候必须等所有的东西跑完一圈之后才能确认正确的，防止意外情况发生.

5.每次接线前必须检查线的好坏，芯片功能的好坏，这样才能更加高效的做实验。

本次设计实验总结了数字电子技术基础的所有大型重要知识点，对于培养我们的开阔性思维以及全局性思维，具有重要意义。

但是该实验项目比较老套，所以网上有很多已知的东西可以进行参考，虽然是好处也是坏处。

老师可以给出一些新的题目来给我们设计操作，从而更加能增加我们的创造性。

整机逻辑图：

元器件清单：

电源、输入脉冲、74LS192计数芯片两片、BCD显示数码管三片、74LS08两输入与门一片，74LS04单输入非门一片，74LS32两输入或门一片，红色发光二极管六个。