数电课程设计 交通灯.docx

西安邮电学院数字电子课程设计报告书 交通信号灯控制器院系名称：自动化学院学生姓名：专业名称：智能科学与技术班 级：实习时间：2011年6月20日至2011年7月1日一、设计任务1. 课程性质数字逻辑课程设计2. 课程目的训练学生综合所学的数字逻辑的基本知识，包括熟悉集成电路的引脚安排，各芯片的逻辑功能及使用方法，了解面包板结构及其接线方法，通过使用Proteus仿真技术，独立完整地设计一定功能的电子电路，以及仿真和调试的综合功能。3. 交通灯功能概述红绿灯交通信号系统为模拟实际的十字路口交通信号灯。外部硬件电路包括：两组红黄绿灯（配合十字路口的双向指挥控制）、一组手动与自动控制开关（针对交通警察指挥交通控制使用）、倒计时显示器（显示允许通行或禁止通行时间）。4. 设计要求（1）在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。（2）设置一组数码管，以倒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是20s，另一个方向上绿灯亮的时间是30s，黄灯亮的的时间都是5s。（3）选做：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。（4）选做：用两组数码管，实现双向倒计时显示。二、设计思路1. 1Hz脉冲信号产生电路由于设计需要，八位数码管需要每隔一秒变动一次，所以采用555芯片产生1Hz脉冲信号输出，作为数码管控制部分的输入。2. LED控制部分在实际情况下，一个十字路有一个主干道和一个支干道。主干道的车流量较大，即要求主干道绿灯亮的时间长，支干道正好相反。74LS74输出 与 LED灯 点亮关系Q1Q2LED情况00R g01R y10G r11Y g可以得出：R = Q2 r = Q2Y = Q1&(Q2)y = Q1&Q2G = (Q1)&(Q2)g = (Q1)&Q23. 数码管控制部分用74LS48驱动数码管，为实现倒计时，则需要74LS161通过非门与74LS48芯片连接，1Hz的脉冲信号输入到74LS161。由于要显示十位数所以需要两片74LS161，两片74LS48。因为现实数字有2900，1900，0500三种状态，所以需要在不同情况通过检测下给74LS161装不同初值。下表为LED不同情况下两片74LS161装入初值情况表十位数74LS161个位数74LS161现在之前D0D1D2D3D0D1D2D3R gY g10111111R yR g00000101G rR y01111111Y gG r00000111可以分析得出，需要R和y分别经过一个非门与显示十位的74LS161的D1，D0连接，D2，D3接高电平。Q1直接与显示个位的74LS161的D0，D4连接，Q1通过非门与D3连接，D2接高电平。4. 总体设计框图三、 各部分电路Proteus仿真电路图1. 1Hz脉冲产生电路图2. 数码管控制电路图3. LED控制电路图四、 总体电路图五、 实验仪器设备集成器件：555芯片一片；74LS161两片；74LS48一片；74LS74一片；74LS00一片；74LS04两片；74LS08一片；电容：4.7u一个；0.1u一个；电阻：4.7k一个；150k一个；100四个；其他：数码管一个；发光二极管七个；导线若干；面包板一块；万用表等。六、连接调试中遇到的问题1. 在连接555脉冲产生电路时，没注意到面包板的线路是否连通，结果接完测试时，将二极管接到脉冲输出端，发现其一直处于亮的状态。检查电路连线和面包板后，发现是面包板有一处不连通，重新布线后问题解决。经此，在连接后面的电路时，我每完成一个单元电路后，都要用万用表测试一下该单元电路的连通性和正确性，以避免同样的错误再次发生。2. 由于布线不合理，在完成555电路和计数电路连接后，电路板上的导线已经有些零乱，导致后面的电路不好连接，线路也不好检查，于是我不得不将已有电路拆除、重连。鉴于此，我先将所需芯片全部安在面包板上，给电路总体布好局后，再一个一个模块的连接。虽然重新连电路费了不少时间，但是经过这次总体规划，电路布局得到简化，使使用的芯片更少，结构简单，检查电路也更加方便。3. 由于是在一小块面包板上完成一个集成电路，所以电路的连线比较繁琐，虽然查线时，没有发现什么问题，但当接通电源后，数码管并未按照理论显示倒计的时间，而是几个数字无序出现。多次检查后，发现是电路板上个别芯片管脚与电路板接触不良，因此，在往后接线前，要特别注意芯片的管脚，检查芯片是否插紧，导线是否松弛等。七、分析与总结两周实习，锻炼了我的电路设计能力和动手的能力，也使我通过亲身实践掌握了一些中规模集成器件的使用技巧与方法，而不仅限于书本上的理论知识，让我受益非浅。实习就是将理论付之于实践的过程，如何能更好地用自己的知识来实现实验的要求的功能，这不仅要看我们所学的知识是否扎实，更重要的是要有能把书本知识运用在实际电路中的能力。即便一个人理论知识非常充分，然而却缺乏动手能力，那也不过是纸上谈兵，没有多大的意义。本次数字电路课程设计就是很好的例子。同时，做实验时一定要细心、耐心，要有坚持的毅力。对于现在缺乏实践经验的我们来说，这是一个艰苦的过程。因为刚开始接触，可能对某些芯片及其用法不甚了解，于是，要在电路设计的环节，花费时间很多时间。但是如果自己通过翻阅资料，或者请教老师同学，努力了也坚持了下来，那么所掌握的，就不仅仅是课本上的简单理论，而是丰富的实践经验，这些经验对于以后的工作或学习将有很大的帮助。这次实验让我们又一次巩固并复习我们所学的数字电路逻辑设计这一门课程的知识，也为以后更深入的学习做了一个好的开端，是一次提升自我的实验。因为它不仅是一次锻炼动手能力的实践，也是锻炼我们思维能力和意志力的实践，我们从书上学到的是死知识，但通过实习，活跃了我们的思维，也给了我们一个发挥自己创新能力的机会，书本和实践相结合，就是最终的作品。既是动手实践就会遇到各种问题，也会面对重重困难，不畏艰难，知难而进就是我们解决问题的方法。因此，今后，我会在学习理论知识的同时，更加注重动手实践能力的培养与思维能力的锻炼。八、 参考文献王疏银 数字电路逻辑设计（第三版） 高等教育出版社数字电子课程设计题目指导书西安邮电学院自动化学院课程设计过程考核表学生姓名班级/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6 月 20日 2011 年7月 1日具体内容第一周周一：老师讲解总体安排，查阅资料选择设计题目； 周二：查阅资料，明确所选做题目的原理； 周三：画电路图，填写器件清单，向老师领取器件； 周四：检验器件是否工作正常，电脑模拟，并对方案做改进；周五：在实验板上连线；第二周周一：在实验板上连线； 周二：调试，查找使电路无法正常工作原因，如接触不良； 周三：调试，保证电路可以长时间正常工作； 周四：请指导老师检查电路；周五：还器件，写实验报告。指导教师（师傅）姓名吴成茂职务或职称讲师指导教师（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签字 年 月 日 西安邮电学院自动化学院数字电路课程设计成绩鉴定表学生姓名班级/学号进行时间2011年6月日20日-2011年7月1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)评阅教师姓名吴成茂职称高级工程师成绩评语 评阅教师签字 年 月 日