交通灯 数电课程设计Word文档下载推荐.docx
《交通灯 数电课程设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通灯 数电课程设计Word文档下载推荐.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
绿灯（G）亮表示允许通行。
通过设计数字逻辑电路，在面包板上模拟交通灯信号控制系统。
要求分主干道和支干道，每条道上安装红（主：
R,支：
r）绿（主：
G，支：
g）黄（主：
Y，支：
y）三种颜色灯，由四种状态自动循环构成（GrYrRgRy）。
在交通灯处在不同的状态时，设计以倒计时方式显示的计时器实现倒计时功能提示，并要求不同状态历时分别为：
Gr:
30秒，Rg:
20秒，Yr,Ry:
5秒。
三、系统框图
四、相关材料（器件）
74LS1613个
发光二极管6个（2红2绿2黄）
74LS1391个
数码管2个
5551个
电阻4个
74LS043个
电容2个
74LS001个
面包板，导线，等
74LS482个
主芯片总计:
11个
五、设计方法
（一）主控电路：
1．设计思路：
在设计要求中要实现四种状态的自动转换，首先要把这
四种状态以数字的形态表示出来。
可以两位二进制数表示所需状态（00—Gr,01—Yr,10—Rg,11—Ry）,循环状态：
（00—01—10—11—00）
数字电路课程中介绍的计数器就是通过有限几个不同状态之间的循环实现不同模值计数，由此可以尝试设计一模值为4的计数器，其输出（代表不同状态）既可以循环转换，而且能够控制其他部分电路。
用74LS161设计模4计数器作为主控部分电路。
2．模4计数器的设计：
根据真值表化简，初始D0,D1,D2,D3接地，控制输出Q0,Q1按照00—01—10—11四个状态循环（注意事项：
把个位控制芯片的co与十位控制芯片的co分别接入主控74LS161的ENT和ENP控制端。
则当个位控制和十位控制两个芯片同时状态转换成1111时，主控74LS161跳到下一个状态）.
3．主控电路图
如下：
（二）脉冲产生电路：
通过555芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生周期不同的方波脉冲，即不同的频率脉冲。
课程设计需要秒脉冲，利用的2个电容：
，2个电阻：
。
脉冲产生电路图如下：
（三）红绿灯（发光二极管）显示电路：
红绿灯显示也是表示电路所处状态，其必然与主控电路的状态一一对应，受到主控电路控制，即主控电路的输出（Q0和Q1）决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。
（注：
~代表非号）
如亮用1表示，灭用0表示，则有：
Q1
Q0
主红（R）
主黄（Y）
主绿（G）
支红（r）
支黄（y）
支绿（g）
1
所以，
R=Q1Y=~Q1Q0G=~Q1~Q0
r=~Q1y=Q1Q0g=Q1~Q0
注意的问题:
我们可以用门电路实现（如与门,与非门,非门等）但是这些电路不稳定,容易出现错误,如果能够用中规模器件的话,我们尽量用中规模器件来实现,因为中规模器件不仅较小规模器件稳定,而且接线也教小规模器件简单。
上面红绿灯的状态完全由A（Q1）和B（Q0）控制,我们可以用74LS139双二-四译码器,但注意译码器的输出必须经非门处理后才能接入红绿灯线路。
红绿灯显示电路如下:
（四）计时部分电路：
1．计时器状态产生模块：
设计要求对不同的状态维持的时间不同，而且要以十进制倒计时显示出来。
用两个74LS161完成计时器状态产生模块设计。
2．设计思路：
要以十进制输出，而又有一些状态维持时间超过10秒，用两个74LS161分别产生个位和十位的数字信号。
显然，计数器能够完成计时功能，我们可以用74LS161设计，并把它的时钟cp接秒脉冲。
74LS161计数器是采用加法计数，要想倒计时，则在74LS161输出的信号必须经过非门处理后才能接入数码管的驱动74LS48，而在显示是最好以人们习惯的数字0---9显示计时，故在设计不同模值计数器确定有效状态时，以0000，0001，0010-----1111这些状态中靠后的状态为有效状态。
例如：
有效状态1011—1100—1101—1110—1111
取非0100—0011—0010—0001—0000
即4------3-------2--------1---------0
实现模5的倒计时。
在将74LS161改装成其他模值时既可以采用同步清零法，也可采用异步置数法，但0000不可能为有效状态，所以采用异步置数法完成不同模值转化的实现。
（1）首先对控制个位输出的74LS161设计
按要求对系统的状态不同，即红绿灯的状态不同，个位的进制也就要求不同。
用系统的状态量Q1,Q0控制74LS161的置数端D0D1D2D3。
当系统处在Gr或Rg状态时，个位的进制是十（模10），即逢十进一，当系统处在Yr或Ry状态时，个位的进制是五（模5），即逢五进一，模10时，有效状态为0110，0111，1000，-----1111，置D3D2D1D0为0110，模5时有效状态为1011，1100，1101，1110，1111，置D3D2D1D为1011，由此有，
D3
D2
D1
D0
D3=D0=Q0,D2=~Q0,D1=1当状态为1111时，74LS161的状态必须跳到进入下一个循环，此时进位输出为1，我们可以把它的CO非接入置数端[LD]。
（2）再对控制十位输出的74LS161设计
同设计控制个位输出的74LS161基本类似，用系统状态量Q0Q1控制十位74LS161的置数端D3D2D1D0。
当系统处于Gr状态时置D3D2D1D0为1101，当系统处于Yr或Ry时置D3D2D1D0为1111，当系统处于Rg时置D3D2D1D0为1110，有，
故，
D3=D2=1D1=~（~Q1~Q0）D0=~（Q1~Q0）
同理我们将CO2非接入置数端[LD]对一些级联的处理。
当计数超过10秒时，个位需向十位进位，此时十位计数，其它时间其保持不变，当个位需进位，C01变为1，把个位的CO1置入十位的CP2。
即完成一次循环，十位开始计数，其他时刻CO1=0，CP2=0，十位保持。
设计时把CO1,CO2的分别接入主控电路的ENT端，ENP端。
当完成一次计时，个位和十位同时完成循环，此时CO1=CO2=1,系统跳到下一个状态，红绿灯转换，计时器开始下一次计时。
（五）数字显示模块：
我们用数码管将计时器产生的信号以数字形式显示出来，其中包括接数码管的驱动7448。
将数码管驱动的[LT]，[BI]/[RBI]，[RBO]接1，数码管3脚需接100欧的限流电阻。
计时部分电路图如下：
六、完整电路图
七、各部分时序图
八、心得体会
在本次数字逻辑电路课程设计实习中，我所作的题目是《交通灯控制系统》。
通过《交通灯控制系统》这个题目，加深了自己对数字逻辑电路的理解。
在设计当中，通过查阅诸多的资料，使自己时也掌握了几种常用数字电路芯片（74LS0474LS16174LS13974LS0074LS48）的工作原理及真值表，掌握了组合逻辑电路设计的基本步骤以及方法，学会用实事求是和科学的精神处理实际问题，初步培养了科学严谨的工作作风和态度。
在刚开始的设计当中，面对着如何将诸多的逻辑功能结合为统一的功能模块。
通过不断的查阅资料，逐步的打开了思路。
在初步确定设计正确的情况下，在电脑开始进行仿真，然而在所有的连线及器件连接完之后，点了一下运行按钮，却得不到想要的结果。
在确定了那一个模块能够实现及那一个模块无法实现后，不断的检查和审视自己的设计思路，经过不断的排查和修改，最终仿真成功。
但现实往往与理想状况相差甚远，仿真毕竟是理想状况。
当在面包板开始连接线路时，错误状况却频频出现。
时常出现将同一根线连接错误，同时也为排查故障买下了隐患。
我认为在将所有的线路连接好之后，接通电源之后，却只见数码显示管连到计时功能都无法实现，更别提红绿灯的亮与灭之间的转换。
经过初步的排查以及对照仿真电路图，逐个的修改及对面包板上不牢靠的地方进行固定，最终实现了交通灯控制系统。
通过数字电路课程设计，我感悟最深的是数字电路设计不仅需要有相对深厚的知识功底更需要有严谨认真的科学态度。
好的电路设计不仅要求设计思路正确，而且要用最少的器件来实现比较复杂的电路，并且也要求器件连接尽量的简单，我们要的是对整体电路来讲是最简的，尽量在功能齐全的前提下减少所用器件的数量。
当觉得电路设计方案没有问题时就可以在面包板上接线了。
在面包板上接线时，由于面包板本身存在潜在隐患，从而对于电路本身存在一个安全稳定性（断路）问题,所以尽量用一根导线将输出和输入接通，因为导线中间每断一次电路就会存在一个安全隐患。
此外，接线时最好是接好一个模块就检查一个，如果没有问题再对下一个模块接线。
接线时要注意自己的布线，尽量布局合理美观。
在接线完成后，就要开始调试电路，这是整个实验中一个很重要的环节。
导致错误的原因可能很多，有可能是设计本身或是接线问题或接触不良问题，也可能是所用器件问题。
通过两星期的艰苦奋斗，终于完成了本次课程设计的实验部分，其中包含不少的困难和挫折，但在每一次发现错误并及时改正之后，心中充满了无尽的喜悦。
当看到自己的作品正常的工作时，喜悦之情溢于言表。
经过本次课程设计，同时培养了自己严谨的工作作风和实事求是的工作态度，这在以后的工作和学习中都是必不可少的。
九、参考文献
1．康华光主编.电子技术基础（数字部分第五版）.北京：
高等教育出版社，2005
2．任为民主编.电子技术基础课程设计.北京：
中央广播电视大学出版社，1997
3．历雅萍，易映萍主编.电子技术课程设计.北京：
高等教育出版社，2005.
升级会员 