计算机电子技术课程设计报告本科刘富民.docx

1、计算机电子技术课程设计报告本科刘富民目 录一概述 2二方案设计与论证 2三单元电路设计与分析 31.主控制器 32计数器 43控制信号灯的译码电路 54信号脉冲发生器 7四原理图及元器件清单 71总原理图 72工作原理 83元器件清单 8五结论 9六心得体会 10七参考文献 10一概述 通过石英晶体振荡器产生一个1HZ秒脉冲信号，将秒脉冲信号送入计数器。计数器由两个74LS192和一些门电路组成，它根据切换时间进行计数，同时向由两个异步JK触发器组成的主控制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。同时，译码器根据主控制器的状态译码来控制交通灯的变换。二方案设计与论证有一个主干

2、道和支干道的十字路口如图示，每边都设置了信号灯，在绿灯变红灯时先要求黄灯亮五秒，以便让停车线以外的车辆停止运行，因为主干道的车辆多，所以主干道放行时间长。十字路口示意图如图1所示：图1十字路口示意图要实现上述交通信号灯自动控制，则要求控制电路由时钟信号器，计数器，主控制器，信号灯译码驱动电路，和数字显示译码驱动几部分组成，整机电路的原理如图2示：图2交通灯控制器原理框图三单元电路设计与分析1.主控制器控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。十字路口车辆运行情况只有四种可能：1.主绿灯，支红灯； 2.主红灯，支黄灯3.主红灯，支绿灯；4.主黄灯，支红灯；四种情

3、况循环反复，因此，要求主控制器电路也由四种状态，设这四种状态以次为S0,S1,S2,S3.设S0=00,S1=01,S2=10,S3=11.实现这四个状态的电路，可用二个异步JK触发器实现，状态表如下表1： 表1 交通控制状态表控制状态信号灯状态车道运行状态S0（00）主干道绿，支干道红主干道通行，支干道禁止通行S1（01）主干道黄，支干道红主干道缓行，支干道禁止通行S2（10）主干道红，支干道绿主干道禁止通行，主干道通行S3（11）主干道红，支干道黄主干道禁止通行，主干道缓行根据计数器状态反馈给控制器使控制器跳转状态,如下表2表2 反馈状态表计数器状态改变成控制状态5sS0（00）30sS1

4、（01）5sS2（10）20sS3（11）同时，主控制器需要根据计数器的状态反馈来控制状态的变换，根据状态表，连接电路逻辑图。如图3所示：图3 主控制器系统逻辑图2计数器计数器有两个作用：一个是根据主干道和支干道车辆运行时间以及黄灯切换时间的要求，进行30秒，20秒，5秒三种方式的计数；二是向主控制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。计数器除需要秒脉冲作时钟信号外，还应受到主控制器的状态转换控制。计数器的工作情况为：计数器在主控制器进入状态S0时开始30秒计数；30秒后产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S1，计数器开始5秒计数；5秒

5、后又产生归零信号，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S2,开始进行20秒计数；20秒后也产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S3，计数器又开始5秒计数；5秒后同样产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器回到状态S0，开始新一轮循环。根据以上分析，设30秒，20秒，5秒计数的归零信号分别为A,B,C,则计数器的归零信号L为： L=A+B+C电路逻辑图4如下所示：图4 计数系统逻辑图3控制信号灯的译码电路主控制器的四种状态分别要控制主，支干道红、黄、绿灯的亮灭。设灯亮为1，灯灭为0，则控制信号灯的译码电路的真

6、值表3如下：表3 译码电路真值表状态AG AY AR BG BY BRS0 001 0 0 0 0 1S1 010 0 10 1 0S2 100 0 11 0 0S3 110 1 00 0 1由真值表得出状态方程：AG=Q1Q2AY=Q1Q2AR=Q1Q2+Q1Q2BG=Q1Q2BY=Q1Q2BR=Q1Q2+Q1Q2再由状态方程连接译码电路逻辑图，如图5所示：图5 译码电路逻辑图4信号脉冲发生器因为石英晶体频率一定，所以连接石英脉冲信号发生器很稳定，连接逻辑图如下图6所示：图6 石英脉冲信号发生器四原理图及元器件清单1总原理图将时钟脉冲发生器、控制系统、计数系统和译码系统连接起来组成如图7所示

7、总原理图：图7 总原理图2工作原理两个74LS192构成计数器其输出信号作为主控制器的输入信号，并通过由JK触发器构成的状态产生电路，产生00，01，10，11，四种状态，其状态又会反馈回信号作为计数器74LS192的置数控制信号，进而实现三十进制，五进制，二十进制，五进制的循环计数，从而实现00，01，10，11的循环最终经过译码器74LS139译码输出控制两路路口同一时刻不同的红黄绿交通灯明灭状态的转换。3元器件清单表4 元器件清单元件序号型号主要参数数量备注U10A,U5B7432无2或门U3:A-U3:L7404无12非门U11A,U11B74LS139无2二四译码器U1:A,U1:B

8、74LS112无2JK触发器U1A1,U1B174LS74无2D触发器U7A,U5A7408无2与门U4:A-U10A7410无6与非门U1,U274LS192无2十进制计数器C1，C2无15p2电容R1无470K1电阻R2无 10M1电阻X1无 100001石英晶体U64060 无1分频器无7SEG无2七段数码管五结论实现路口交通灯系统的控制方法很多。实验实现交通灯系统控制器的设计，采用的是Proteus进行仿真测试。交通灯系统主要由时钟脉冲产生器、控制器、定时器及译码器组成。时钟脉冲产生器是石英晶体组成。该系统中定时器由与系统秒脉冲异步的计数器74LS192构成。时钟脉冲上升沿到来时，计数

9、器从零开始计数。选用两个JK触发器产生四种状态。在课程设计的过程中,我想了很多种方案,对同一个问题(像计数器的接法)都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较。通过本次课程设计我学到了很多新的东西，极大地拓宽了我的知识面,锻炼了能力，综合素质得到较大提高，我感到收获不小。也发现了大量问题，有些在设计过程中已经解决，有些还要待今后慢慢学习，只要学习就会有更多的问题，有更多的难点，但也会有更多的收获。我又学会了一种软件的使用，既使用Proteus软件进行电路的仿真和测试。实现预期功能，能够对系统进行快速的测试。六心得体会通过这次课程设计自己第一体会到真正运用自己所学知识的快乐，过程中自己也曾

10、遇到过困难，挫折，但在自己努力下最终克服了种种困难。知识应学有所用，理论联系实际才能将我们的才智发挥到极致。在这次实习中我了解了更多的软件，其中包括Proteus,并且能熟练操作该软件，将会把其充分应用于其他学科的学习中，比如说模拟电子，数字电子，信号与系统课程学习中，将抽象理论形象化，有助于理解，以便更快接受新知识，提高学习效率。交通灯的设计中自己组虽然费了一番力气才得以设计出原理图，但和现实的应用还有一点距离，没有切实的与实际应用相结合，在以后的生活中自己会注重实际应用与理论的结合，将所学知识应用到实际生活中。只有做过才会懂得，只有真的尝试过才会体会到动手实践的快乐，该课设过程进一步激发了我对科研的兴趣，同时也激励我在以后的学习中储备更多的知识。七参考文献1 胡宴如.高频电子线路M.高教出版社. 2001.9：12-19 2 卢屹 数字锁相环的参数设计及其应用J 通信技术2001，（9）：12-15 1 阎石主编，数字电子技术基础(第五版).北京:高等教育出版社 2006.2 崔瑞雪、张增良主编，电子技术动手实践.北京：北京航空航天出版社 20063 康华光主编，电子技术基础-模拟部分（第四版）.北京：高等教育出版社 1999.4 李国洪主编，电子技术基础，华航出版教师评语及设计成绩 评 语 课程设计成绩： 指导教师： 日期： 年 月 日