交通灯Word文档格式.docx
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实验内容:
用中小规模逻辑器件设计交通灯控制电路。
实验要求:
一个主干道和支干道所组成的路口，每边都设置红、绿、黄三个交通灯，主干道车多通行30秒，支干道车少通行20秒。
为了确保十字路口的车辆顺利畅通地行驶，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。
其中红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行；
黄灯（Y）亮表示停车；
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。
二系统框图：
三相关材料（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
四设计方法：
主控电路：
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。
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）
主控电路图如下：
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：
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:
计时部分电路：
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。
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。
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]。
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。
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：
五各部分时序图
六心得体会
在此次为期2周的课程设计中，我遇到了很多的问题，（有自身基础知识不扎实，原理掌握的不够，当然也有面包板不灵）主要有一下几方面：
1芯片接触不良，管脚不灵，2电路板内部短接，3芯片本身不能正常工作等。
板子也重复安装了很多次，最终通过长线用2个板子将电路图连接出来，虽然不够简洁美观，因为种种原因电路最终并未如当初想象中工作，但是几经反复后让我感到成果的可贵。
毫无疑问，这样的过程让我加深了对元件和安装过程的了解。
起初，为了使线路简单在安装之前要对芯片的位置布置作一下分析，才开始连接。
在安装过程中发现存在一些明显的时延现象，或者说，有时信号不同步，这些情况可以按照需要给它加非门，比如主控74LS161的CP是555的输出经过一个非门以后送到的。
另外，在调试过程中，要学会使用仪器去检测电路，当发现问题时要根据现象判断问题出在哪，然后去找原因，再去寻求解决的办法，我想排故掌握原理是这次课程设计最大的收获吧。
其次，使我感悟最深的是数字电路设计需要的不仅是深厚的知识功底和严谨认真的科学态度，更要有坚忍不拔的毅力和勇于探索的勇气。
只有对所有的器件（譬如芯片）有很好的了解之后才能去选择正确的器件设计电路。
好的电路设计不仅要求正确，而且是最简单的，这里说的最简单不是说要每个器件都要最简单的，如果那样我们也不必去选择器件，只需用门电路就可以设计了，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。
另外对于电路本身存在一个安全稳定性问题,所以在面包板上接线时，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都是电路的一个安全隐患。
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，这期间是考验耐心的时候，一个管脚线接错都可能导致结果出不来。
另外，最好是接好一个模块后通电检测，有问题就检查修改电路，直到这一模块正常再对下一个模块接线。
布线完成后，基本上可能不会一次性成功，接下来就该调试电路，这是一个很重要的环节。
结果错误的可能原因有很多，可能是设计本身或是接线问题或接触问题，也可能是所用器件问题。
最后，我认识到态度要端正，作风要严谨。
对数字电路来说，逻辑性非常强，每一个环节都要弄得清清楚楚，有一点漏洞，结果都不可能出来，电路时非常有原则的事，不会跟你讲情面的。
以上是我完成数字电路课程设计后的一些心得体会。
在此感谢在这过程中给我帮助的同学，以及给我悉心指导的老师。
七参考文献
1、《数字电路逻辑设计》（脉冲与数字电路第三版）
王疏银主编高等教育出版社
2、《数字电路实验指导书》
（西安邮电学院电子与信息工程系）
张亚婷王利杨乐周丽娟郭华编
八完整电路图
西安邮电学院计算机系数字电路课程设计过程考核表
万成
班级/学号
微电子（科技）/04054007
承担任务实验室（单位）
电子技术
所在部门
电信系
实施时间
2007年6月11日—2007年6月22日
具体内容
第一周
周一：
听老师讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；
周二：
选定题目，并设计电路，完成电路设计；
周三：
领取元器件，开始组装电路；
周四-----周五：
组装电路；
第二周
验收电路；
周二----周五-：
撰写实验报告；
……
指导教师（师傅）姓名
职务或职称
指导教师（师傅）
对学生的评价
学习态度
□认真□一般□不认真
学习纪律
□全勤□偶尔缺勤□经常缺勤
实践能力
□很强□一般□较差
指导教师（师傅）对学生专业知识或社会实践能力等情况的意见
指导教师（师傅）签字
年月日
西安邮电学院计算机系数字电路课程设计成绩鉴定表
进行时间
2007年6月11日—2007年6月22日
成绩鉴定
学习内容（20分）
与教学任务计划结合程度（10分）
与专业培养结合程度（6分）
其它（4分）
接受单位评价
（20分）
实践能力（10分）
学习态度（6分）
学习纪律（4分）
报告鉴定
（60分）
报告内容与实践过程紧密结合（15分）
报告内容与教学计划内容紧密结合（15分）
报告质量（主题、结构、观点、逻辑、资料、字数30分）
评阅教师姓名
职称
成绩
评语
评阅教师签字
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