数电课程设计交通灯设计报告.doc
交通灯设计报告课程名称： 数字电子技术 设计名称： 交通灯的设计 班 级： 000 学 号： 姓 名： 指导教师： 2102年12月21日目 录1.设计目的及要求 22.设计原理及参考电路图 2 3.单元电路设计 44.原件清单 74.仿真模拟 8 5.心得体会 86.参考文献 9题目：交通灯控制器一 实验目的1.综合应用数字电路知识设计一个交通灯控制器。了解各种元器件的原理及其应用，锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。2.深入了解交通灯的工作原理。二 设计要求1）在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一个方向是绿灯，黄灯，红灯，另一方面是红灯，绿灯，黄灯。2）设置一组数码管，以计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿灯亮的时间为15秒，另一个方向上绿灯亮的时间是25秒，黄灯亮的时间都是5秒。3）当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向常通行，倒计时停止，当特殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。三 设计原理及其参考图1分析系统的逻辑功能，画出其框图交通灯控制系统的原理框图如图所示。它主要由控制器、定时器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器，数码管和二极管的工作。 2分析系统的状态变化，列出状态转换表： （1）主干道绿灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上的车辆允许通行， 支干道禁止通行。 （2）主干道黄灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，支干道禁止通行。（3）主干道红灯亮，支干道绿灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上的车辆允许通行。 （4）主干道红灯亮，支干道黄灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如下表所示：控制状态信号灯状态车道运行状态S0（00）主绿，支红主干道通行，支干道禁止通行S1（01）主黄，支红主干道缓行，支干道禁止通行S3（11）主红，支绿主干道禁止通行，支干道通行S2（10）主红，支黄主干道禁止通行，支干道缓行四 单元电路的设计1) 秒脉冲产生电路脉冲产生2) 主控电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（00Gr, 01Yr, 11Rg, 10Ry）,循环状态：（0001111000）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。在课程设计中利用74LS74（双上升沿D触发器）设计模4计数器作为主控部分电路。计时电路：3) 红绿灯（发光二极管）显示电路红绿灯显示是表示电路所处状态，受到主控电路控制，即主控电路的输出（A和B）决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。如亮用1表示，灭用0表示，则有，AB主红(R)主黄(Y)主绿(G)支红(r)支黄(y)支绿(g)00001100010101001110000110100010所以，R=A Y=AB G=ABr=A y=AB g=AB红绿灯显示电路接线如下:4) 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。采用两个74LS192N完成计时器状态产生模块设计。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，则必须用两个74LS192N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74LS192N设计，并把它的时钟cp接秒脉冲。74LS192N计数器是采用加法计数，要想倒计时，则在74LS192N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，而在显示是以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10111100110111101111取非 01000011001000010000即 4-3-2-1-0 实现模5的倒计时。1.首先对控制个位输出的74LS192N设计按要求对系统的状态不同，个位的进制也就要求不同。利用系统的状态量A,B控制74LS192N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，ABD3D2D1D0000110011011110110101011D0=D3（Yy） D2=(Gg) D1=1当状态为1111时，74LS192N的状态必须跳到进入下一个循环，此时进位输出为1，把它的CO非接入置数端LD。2.再对控制十位输出的74LS192N设计。同设计控制个位输出的74LS192N基本类似，用系统状态量A,B控制十位74LS192N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，ABD3D2D1D0001101011111111110101111D3=D2=1 D1=A+B=G D0=A+B=g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，通过控制十位的CLK端实现这一功能，个位的CO1非连接十位的CLK端，当个位需进位，即完成一次循环，CO1为1，则十位有脉冲,十位开始计数，其他时刻CO1=0,十位没有脉冲，十位保持。设计时把CO1,CO2的与接入主控电路的双上升沿D触发器的cp，当完成一次计时，个位和十位同时完成循环，此时CO1=CO2=1,（其它时刻为0）cp出现一上升沿，触发器计时，即系统跳到下一个状态，计时器开始下一次计时。四原件清单74LS00N 174LS04N 974LS08N 474LS32N 874LS138N 174LS160N 173LS192N 2二极管 2DCD_HEX 2六. 仿真模拟 七. 心得体会及分析 对我来说，这两周的实习经历不仅巩固了我的数电知识，提升了我用理论解决实际问题的能力，更锻炼了我在错误中学习的不断改进的学习方法。的确，理论上分析可行的在实践中却无法达到预期的效果，这就需要我们能够学会查找错误的原因。查错的方法有很多，其中最重要的是应用万能表测量芯片各个管教的电压、电流、电阻等一系列电器参数是否正确。出现了错误，不要乱了阵脚，只要有步骤的进行检查，查出错误是不难的。这两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋； 正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！ 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 数字电路逻辑设计 伍爱莲 万家佑 朱光波 电路与电子技术实验教程
