数字电路课程设计交通灯系统.docx
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数字电路课程设计交通灯系统
西安邮电学院
数字电路课程设计报告书
——交通灯控制器
学院名称
：
电子工程学院
学生姓名
：
陈启超（07）
专业名称
：
光电信息工程
班级
：
0903
实习时间
：
2011年12月19日——2011年12月30日
题目：
数字电路逻辑设计－交通灯
一实验目的
1.掌握系统设计一般步骤和方法，掌握一个大的系统中各子系统之间的相互作用和相互制约关系。
2.运用数字电路理论知识自行设计并实现一个较为完整的小型数字系统。
通过系统设计、软件仿真、电路安排与调试、写实习报告等环节，初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，提高实际应用水平。
3.学会用中规模器件设计一个符合要求的系统，并熟悉常用中规模器件的用法。
4.学会按照电路图在面包板上合理布局使各器件在系统中的连线更简单，清晰。
学会使用面包板，从实际的操作中，锻炼自己的动手能力和解决际问题的能力
二实验要求
在一个具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯的自动控制电路。
实验的具体的要求是：
主干道和支干道交替同行，先是主干道的绿灯亮30s，支干道是红灯；然后是主干道黄灯亮5s，支干道是红灯；之后是支干道的绿灯亮20s,主干道是红灯；最后是支干道的黄灯亮5s，主干道是红灯亮。
总体上电路的设计思路就是主干道和支干道交替，循环的运行。
三使用元件
74LS161
3个
74LS139
1个
74LS04
3个
74LS00
1个
74LS48
2个
555
1个
100欧电阻
4个
电容0.1uF
1个
4.7K的电阻
1个
150K的电阻
1个
LED数码管
2个
电容4.7uF
1个
面包板
1个
四总体方案的设计
五单元电路的设计
（1）主控制电路
利用一片161和一片139来实现主电路的控制功能，主要是通过给161的4个输入端置数为0000，从而使它的输出端Q1Q0=00-01-10-11来使139的Y3Y2Y1Y0＝1110－1101－1011－0111的状态的变化来实现交通灯4种状态的变化，而且在倒计时电路反馈回来的高电平才能使它的状态发生一次变化，而且它的每一个状态的变化都能够控制倒计时电路的变化和发光二极管的变化。
控制状态
信号灯状态
车道运行状态
S0（00）
主绿，支红
主车道通行，支车道禁止通行
S1（01）
主黄，支红
主车道缓行，支车道禁止通行
S3（11）
主红、支绿
主车道禁止通行，支车道通行
S2（10）
主红、支黄
主车道禁止通行，支车道缓行
所以是把161设计成一个模4的计数器作为主控制电路部分。
（2）脉冲产生电路
主要是通过555芯片设计一个能产生一个以一秒为周期的脉冲电路，正确的把4.7K和150K的电阻以及0.1uF的电容和4.7uF的电容接入电路中产生一秒的连续脉冲。
脉冲产生电路图如下:
（3）倒计时电路
设计倒计时电路用2片161来实现的，实验要求维持的状态的时间不同，而且用十进制显示出来。
在设计第一个状态的时候要求计时30s,而且是从29到0秒的计时，所以两片161，其中一片作为高位片，另一片作为低位片。
高位片从2－0，地位片从9－0的倒计时。
这时第一个状态高位片的DCBA=1101，低位片的DCBA＝0110。
第二个状态是主干道的黄灯计时5秒，从4－0。
这时高位片的DCBA=1111，地位片的DCBA＝1011。
第三个状态是支干道的绿灯计时为20秒，从19－0。
这时高位片的DCBA=1110,地位片的DCBA=0110。
第四个状态是支干道的黄灯计时为5秒，从4－0。
这时高位片的DCBA=1111，地位片的DCBA＝1011
最后由四个状态的高位片DCBA－地位片DCBA:
1101-0110,1111-1011,1110-0110,1111-1011分析得出了高位片的DC端都接高电平，地位片的B端接高电平。
其他的端口由主控制电路来实现。
（4）数码管和发光二极管
数码管电路由两片74LS48来连接实现，48由多个非门来连接实现。
把48与数码管的7个管脚连接起来，然后把数码管在与地连接来防止被烧坏。
其中倒计时电路的数出端与74LS48通过几个非门连接起来。
另外把74LS48的BI/RBO,RBI,LT都接为高电平，这样数码管就能正常的显示了。
主干道的红、黄、绿灯分别编号：
R2、YL2、G2；支干道的红、黄、绿灯分别编号：
R1、YL1、G1。
将6只灯的四个分段的状态列出真值表：
灯的状态列出真值表：
分段
R1
R2
YL1
YL2
G1
G2
30s
1
0
0
0
0
1
5s
1
0
0
1
0
0
20s
0
1
0
0
1
0
5s
0
1
1
0
0
0
六.总系统电路图
PDF格式
七.心得体会及分析
在本次的课程设计中，前几天主要是查找一些资料和书籍来研究交通灯的工作原理以及它的实现需要些什么器件，然后根据自己所找的书籍和资料来自己设计出交通灯电路图，通过两天的设计画出了电路图。
之后的几天就是根据自己设计的电路图在面包板上连接芯片来实现电路的功能，在连接完了电路时，发现自己的面包板连接的不是很好，一些芯片的布局不够合理，而且接通电源时整个电路也不是工作很正常，出现了很多问题，例如：
两个接口接错了位置；布局不合理，导致了芯片上的连线交错着；各个芯片上的接电源和接地没有全部接通；面包板的接触不好导致的问题；以及倒计时电路和主控制电路的设计过程中没有完全考虑脉冲延时的问题，导致了整个电路的计时不能按照预期的设计来进行等。
经过了一系列的问题的处理和检查，这些问题都得到了解决。
在细节上也应该特别的注意，比如接数码管和二极管时候要接入保护电阻来防止把二极管和数码管烧坏。
最后经过了仔细的思考和检查，觉得自己的电路在面包板上的布局不够的合理，然后又从新在一个新的面包板上布局了一次，结果很好的实现了交通灯的功能，并能够按照自己的设计来倒计时。
总之，这次的课程设计使我对数字电路有了很浓厚的兴趣，也使我对自己所学的课程有了更深入的了解。
附录（参考文献）：
高书莉《数字系统设计――数字电路课程设计指南》
毕满清《电子技术实验与课程设计》
王毓银《数字电路与逻辑设计》
西安邮电学院数字电路课程设计成绩鉴定表
学生姓名
班级/学号
承担任务实验室（单位）
电路与电子技术基础教学部
所在部门
电子工程学院
实施时间
2011年12月19日——2011年12月30日
具体内容
第一周
讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；选定题目，并设计电路，完成电路设计；电路仿真；领取元器件，开始组装电路；
第二周
组装电路;老师验收电路;写实验报告；实验总结；
成绩鉴定
学习内容
（40分）
基本功能完成情况（25分）
扩展功能完成情况（10分）
其它（5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
（40分）
报告内容与实践过程紧密结合（20分）
报告质量（主题、结构、观点、逻辑、资料、字数20分）
评阅教师姓名
薛延侠
职称
副教授
成绩
评语
评阅教师签字
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