交通灯设计毕业设计.docx
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交通灯设计毕业设计
数字电子技术基础
—交通灯设计
目录
一、设计目的
二、电路中的元器件介绍
2.1——用到的元器件概括
2.2———74LS160同步十进制计数器
2.3———74LS153双四选一数据选择器
2.4———74LS74:
双上升沿D触发器
2.5———NE555定时器
三、各电路的设计原理及相关电路图
3.1——74LS160构成的时间计数器
3.1.1——时间计数器原理
3.1.2——电路图
3.2——74LS153构成的时间选择部分
3.2.1——原理
3.2.2——电路图
3.3——灯的选亮及循环
3.3.1——原理
3.3.2——电路图
3.4——NE555构成脉冲信号发生电路
3.3.1——原理
3.3.2——电路图
四、总结
一、设计目的
1、熟悉数字电路的分析和设计方法；
2、熟悉合理选用元器件的方法；
3、提高电路布局、布线以及检查和排除故障的能力；
4、培养正确选择和运用测试仪器对电子电路进行正确测试的能力；
5、培养书写设计报告的能力
二、电路中的元器件介绍
1、用到的元器件有：
74LS160,74LS153,74LS74，NE555，带译码驱动的数码管，与门、或门、非门、异或门、同或门；
2、74LS160——十进制同步计数器
简要说明：
160为可预置的十进制同步计数器，共有54/74160和54/74LS160两种线路结构型式，其主要电特性的典型值如下：
160的清除端是异步的。
当清除端/MR为低电平时，不管时钟端CP状态如何，即可完成清除功能。
160的预置是同步的。
当置入控制器/PE为低电平时，在CP上升沿作用下，输出端Q0－Q3与数据输入端P0－P3一致。
对于54/74160，当CP由低至高跳变或跳变前，如果计数控制端CEP、CET为高电平，则/PE应避免由低至高电平的跳变，而54/74LS160无此种限制。
160的计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的。
当CEP、CET均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0－Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
对于54/74160，只有当CP为高电平时，CEP、CET才允许由高至低电平的跳变，而54/74LS160的CEP、CET跳变与CP无关。
160有超前进位功能。
当计数溢出时，进位输出端（TC）输出一个高电平脉冲，其宽度为Q0的高电平部分。
在不外加门电路的情况下，可级联成N位同步计数器。
对于54/74LS160，在CP出现前，即使CEP、CET、/MR发生变化，电路的功能也不受影响。
管脚图：
引出端符号：
TC进位输出端；CEP计数控制端；Q0－Q3输出端；CET计数控制端；CP时钟输入端（上升沿有效）；/MR异步清除输入端（低电平有效）/PE同步并行置入控制端（低电平有效）。
功能表：
说明：
H－高电平；L－低电平；X－任意
3、74LS153——双四选一数据选择器
双4选1数据选择器；数据选择端（AB）为两组共用，按二进制译码，以供两组从各自的4个数据（1C0――1C3，2C0――2C3）中分别选取1个所需的数据。
只有在两组各自的选通端（1G、2G）为低电平时才可选择数据。
管脚图：
引出端符号：
A、B选择输入端，1C0～1C3、2C0～2C3数据输入端，1G、2G选通输入端（低电平有效），1Y、2Y数据输出端。
功能表：
H＝高电平L＝低电平X＝任意
逻辑电路图：
4、74LS74:
双上升沿D触发器（有预置，清零端）
引出端说明：
CP1CP2时钟输入端，1D2D数据输入端，1Q2Q1Q’2Q’输出端，CLR1CLR2直接复位端（低电平有效），PR1PR2直接置位端（低电平有效）。
逻辑图：
功能表:
说明：
本交通灯电路中将74LS74D触发器的Q’端与输入端D相连来构成T’触发器来为后级74LS160提供时钟脉冲，T’触发器的工作原理是：
因为D接至Q’，所以每来一个脉冲，输出端Q的状态就翻转一次。
5、NE555定时器
NE555引脚功能及应用
NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能：
1地GND，2触发
3输出，4复位，5控制电压6门限（阈值），7放电，8电源电压Vcc
本次使用的电路是下图的电路，产生1HZ的方波。
无稳电路就是多谐振荡电路，是555电路中应用最广的一类。
电路的变化形式也最多。
通过改变RA和C的值来输出方波脉冲的频率。
6、各与、或、非、异或门电路的使用
电路中采用了大量的门电路来实现逻辑关系，主要有：
7400与非门、7402或非门、7404反向器、7408与门、7486双端异或门、7432二输入或门。
三、各电路的设计原理及相关电路图
1、74LS160构成的时间计数原理：
红绿灯时间是通过74LS160级联计数实现的，为保证主干道和支干道时间一致，所以都采用30，5和20进制，当计数满后就清零；其中一个灯亮时，其余灯该亮的时间也在走，这就需要选择哪个灯亮并选择它的时间。
电路图：
2、74LS153构成选择部分：
通过一个74LS153双四选一数据选择器实现；因为无论是哪个灯正在亮，其它灯固定的时间进制仍在计数，只是当记满时清零，当正在亮的灯时间记满时其它灯计数也强制被清零；这时需要根据74LS153的地址选择端来进行选择哪个灯亮，哪个灯灭。
74LS153的地址选择原理：
先通过两个74LS160构成六十进制，也就是交通灯循环亮1次的时间，当到了30秒时，就给74LS74一个脉冲使其状态翻转一次，同时74LS74也给后面的那个74LS160一个脉冲，让其计数一次，那样就给了74LS153地址端一个信号，让其进行地址选择，这时刚好74LS160构成的时间计数器就到达29秒，同时输出一个低电平给153的C0端让153选择输出，去清零用于时间计数的74LS160
，这样便实现了时间的切换，其余情况相似，只是提供给74LS74的脉冲必须进行一定的计算，否则就会出错。
电路图：
3、灯的选亮及循环
灯的选亮通过连接在74LS153的地址端，因为地址端的变化是00,01,10,11，所以可以连接至地址端，然后通过一些与或非门来进行控制，选择哪个灯亮。
电路图：
4、NE555构成脉冲信号发生电路
各个芯片的时钟脉冲由NE555定时器构成多谐振荡器，通过调节定时元件R和C来控制产生的方波脉冲的频率，其公式为：
公式为：
T≈0.7（R1+R2）C，得出R1=4k，R2=70k，C=10uf，刚好产生1HZ的方波脉冲。
电路图为：
四、总结
通过这次实验让我们对74LS160计数器,74LS153数据选择器,74LS74D触发器及一些常用的与或非，异或同或门有了比较深刻的理解；掌握了其工作原理，能够达到比较熟练的运用，提高了我们的动手能力，同时让我们知道了团队合作的重要性，在这次实验中我们分工合作，各自掌握自己的那部分，虽然在实验中也曾遇到困难，但通过我们不断的讨论，不断的查询资料，到最后问题都迎刃而解。
在整个电路中我们是使用74LS160做计数，用74LS153做选择器进行状态切换，其中这个切换电路做了很长时间，大部分时间都是花在74LS153地址的选择信号来进行切换上面的，基本上每天只要有时间就都在想，在讨论，查资料应该怎样才能做好，不断的尝试，不断的失败，不是这错，就是那出问题，总不能让人满意，其中想过放弃做个别的电路算了，但冷静一下觉得还是再想想办法吧！
花了这么多时间总不能放弃啊！
既然做都做了，就一定得做好，然后继续讨论，一步一步分析问题到底出在哪里，最后通过我们的努力终于做出来了，实现了功能，虽然电路复杂点，但是这是完全通过我们自己设计，不断思考所得出来的，只要做出来了，那么那些努力都是值得的。
在整个电路的设计中，大家都发挥自己的特长，希望把这个电路做的更好，每个人都付出了努力，也最终得到了回报。
通过这次实验让我们知道了坚持对人的成功是多么的重要，团队合作也是至关重要的，如果没有这么多人的努力可能我们这个电路也无法完成，总之，这次实验很好的锻炼了我们，让我们对知识有了更好的理解与掌握，同时也学到了书本上学不到的东西，感谢老师为我们提供这样的机会。
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