数字电路课程设计报告(交通灯)ggpd.docx

西安邮电电学院数字电路路课程设设计报告告书交通通灯控制制器院部名称称：电子与信信息学院院专业名称称：班 级：学生姓名名：实习时间间：20100年12月20日至20100年12月31日注释：交交通灯控控制器是是可以自自动控制制交通灯灯并以倒倒计时的的方式显显示出时时间来，方方便行人人和车辆辆在通行行时有条条不紊的的通行，达达到交通通井然有有序，出出行人员员安全快快捷的到到达目的的地的效效果。本本次实验验的就是是想通过过这样的的一个实实例，来来结合数数字电路路课程的的学习共共同实现现这样的的一个应应用工具具，达到到理论和和实践相相结合的的目的。一：课程程设计题题目：交通灯灯控制器器二：任务务和要求求：设计一个个十字路路口控制制交通秩秩序的交交通灯，满满足以下下条件：1. 显示顺序序为其中中一组方方向是绿绿、黄、红红；另一一方向是是红、绿绿、黄。2. 设置一组组数码管管以倒计计时的方方式显示示语序通通行或禁禁止通行行时间，其其中支通通道绿灯灯的时间间是200s，另另一个方方向上主主通道的的绿灯亮亮的时间间是300s，黄黄灯亮的的时间都都是5ss.3. 选做1：当任何何一个方方向出现现特殊情情况，按按下手动动开关，其其中一个个方向通通行，倒倒计时停停止，当当特殊情情况结束束后，按按下自动动控制开开关恢复复正常状状态。4. 选做2：用两组组数码管管实现双双向倒计计时显示示。三：总体体方案的的选择：1交通通灯控制制器功能能概述： 交交通灯控控制器是是可以自自动控制制交通灯灯，以倒倒计时的的方式显显示时间间。交通通灯控制制器是以以七段显显示数码码管显示示时间，用用发光二二极管来来模拟交交通灯。实实现这个个交通灯灯控制器器可以采采用EPPROMM编程、RRAM编编程、可可编程逻逻辑器件件、单片片机等实实现。但但是在这这次实验验中我们们采用基基本的数数字芯片片和发光光二极管管来实现现这样的的要求，采采用这样样的方式式是：提提供了这这些芯片片，也学学习了数数字电路路的知识识，两者者的结合合刚好巩巩固了我我们对理理论的加加深理解解。2.交通通灯亮灭灭和时间间的确定定（考虑虑到有四四种状态态，所以以采用两两位二进进制数来来控制各各种状态态，且二二进制数数用D触触发器产产生）：00 东西西红，主主通道绿绿（300s）01 东西西红，主主通道黄黄（5ss）10 东西西绿，主主通道红红（200s）11 东西西黄，主主通道红红（5ss）3.方案案的选择择：本实验采采用5555电路路，744ls1161芯芯片，DD触发器器，24译码码器和七七段显示示数码管管的相互互连接来来达到控控制二极极管发光光和数码码管的显显示。设设计思想想是想用用1611芯片控控制数码码管的显显示，用用D触发发器来控控制二极极管的发发光。用用5555电路实实现一个个时钟脉脉冲控制制1611的工作作，考虑虑到时间间和二极极管的显显示要同同步，因因此必须须使控制制数码管管时间变变换和控控制二极极管发光光的信号号保持一一致。也也就是说说要当数数码管的的时间发发生变化化时，二二极管也也要相应应的变化化。具体体情况的的选择会会在后面面每个单单元电路路里说到到。4 电电路设计计方案框框图555产产生周期期为一秒秒的时钟钟信号提供脉冲两片1661实现现十进制制计数，控控制数码码管倒计计时显示示，并为为控制器器部分提提供脉冲冲控制D触触发器产产生四种种状态；控制1161置置入数据据控制24译码码器，达达到控制制二极管管的发光光模拟红红绿灯的的目的。四单元元电路的的设计 连连接电路路为四个个模块：时钟产产生电路路由5555产生生时钟信信号，周期为为一秒；计时控控制电路路使用两两片1661级联联实现计计数功能能并实现现数码管管倒数计计时显示示；主控制制器部分分由D触触发器产产生000，011，100，111四种循循环状态态进而实实现1661芯片片预置数数的产生生 ；显显示部分分使用224译码码器和基基本器件件实现二二极管的的亮灭。1 时钟信号号的产生生利用5555产生生时钟信信号。电电路图的的连接原原理图如如下所示示，其中中3脚输出出的就是是时钟信信号。2.两片片1611级联实实现计数数功能并并实现数数码管倒倒数计时时显示电电路（在在EWBB软件中中无1661芯片片且此处处无需用用到清零零端，故故用1663芯片片来实现现）：3：D触触发器产产生000，011，100，111四种循循环状态态 ：Q1nQ0nQ1n+1Q0n+1主通道支通道0001绿30ss红30ss0110黄5s红5s1011红30ss绿20ss1100红5s黄5s得到驱动动方程：D1=QQ0非D0=QQ1异或Q0。电路如下下：424译码码器和基基本器件件实现二二极管的的亮灭：由244线译码码器工作作原理与与控制部部分D触触发器输输出和电电路功能能能要求求红绿灯灯亮暗关关系可连连接电路路如下：5.各模模块连接接关系5555是动力力，D触触发器是是核心；5555电路负负责提供供一秒的的cp脉脉冲，供供给1661的工工作，而而D触发发器的脉脉冲由1161提提供，可可以说5555为为整个电电路提供供了驱动动。D触触发器组组成控制制部分，要要达到既既能控制制计数部部分输入入模值，又又能提供供正确的的红绿灯灯显示部部分输入入的目的的。模块关关系。5555时时钟电路路仅与计计数部分分有关，为为两片1161提提供同步步脉冲；计数部部分的置置入模值值由D触触发器与与本身仅仅为信号号CO共共同控制制，同时时两片进进位信号号为D触触发器部部分提供供脉冲；红绿灯灯显示部部分仅与与控制部部分有关关，直接接接入两两片D触触发器的的输出。五：总体体电路设设计（电路经经过软件件仿真，显显示输出出结果正正确无误误）选做部分分以上电路路实现了了交通灯灯模拟的的基本功功能，由由于面包包板大小小限制和和首次搭搭接这种种规模的的电路经经验不足足，放弃弃了第二二种选做做方案，选选择第一一种选做做方案，并并选择控控制主通通道实现现，即特特殊情况况出现时时，停止止倒计时时，次通通道由任任意状态态变回红红灯状态态，主干干道变回回绿灯状状态。经过考虑虑，我将将控制DD触发器器的清零零脚与两两片1661的LLT非端端，正常常状态下下，D触触发器的的清零端端接到高高位，低低位片的的LT非非端接到到本芯片片的COO非端，高高位片的的LT非非端接到到两个芯芯片COO和COO的与非非。当出出现特殊殊情况时时，D触触发器的的清零脚脚与两片片1611的LTT非端直直接接至至低电位位。此时时，出现现主干道道绿灯亮亮，次干干道红灯灯亮，数数码管停停止计数数。如将将上三个个端接到到相应的的端时（正正常情况况下），则则计数器器正常计计数，数数码管正正常倒计计时，红红绿灯正正常亮暗暗。主通道：绿30s；支通道：红30s主通道：黄5s；支通道：红5s主通道：红灯20s；支通道：绿20s主通道：红5s；支通道：黄5s空箭头表表示正常常工作状状态，黑黑箭头表表示表示示特殊情情况时状状态。该该方案虽虽然实现现简单，但但是其不不足之处处在于每每次特殊殊情况过过后，交交通灯的的工作状状态就由由主通道道绿灯，支支通道红红灯开始始，不能能回到原原来的状状态。六电路路组装过过程，实实测数据据波形：电路按照照模块化化搭接1首先先搭接驱驱动部分分5555电路路，搭接接完成后后，测量量5555的3管管脚输出出电压是是高低变变化的，周周期1ss左右，即即为正确确；2然后后搭接控控制器部部分，搭搭接完成成后，在在两输出出端接发发光二极极管和保保护电阻阻，由5555电电路提供供时钟信信号，观观察两个个发光二二极管的的亮暗变变化是否否与预期期相符，即即：暗暗暗暗亮亮亮暗暗亮亮亮（Q11Q0）循循环为正正确；3去掉掉测试二二极管，开开始搭接接红绿灯灯显示部部分，搭搭接完成成后，由由5555电路为为控制部部分提供供脉冲，控控制部分分输出接接入红绿绿灯显示示部分，观观察红绿绿灯显示示是否于于预期相相同；4. 最最后搭接接计数与与计数显显示部分分，搭接接完成后后，1661的数数据置入入端先接接入任意意测试数数据，由由5555电路提提供脉冲冲，观察察倒计循循环显示示是否符符合所输输入的数数据，若若符合则则1611与488并数码码管搭接接正确；5. 按按照经过过仿真的的电路图图，将几几个模块块搭接在在一起，观观察显示示是否正正确，调调试电路路。七调试试过程中中的问题题：由于是模模块化组组装搭接接电路，所所以调试试各模块块电路不不是很复复杂，出出现故障障后可以以及时排排查，并并且很快快找到故故障位置置，使用用万用表表测量相相关芯片片的各管管脚高地地电位，出出现异常常电压值值后，排排查接触触是否良良好，输输入是否否正确，这这样能够够很快的的解决问问题。 在在这次的的试验中中，起先先是模块块化连接接电路，也也用了多多个二极极管来做做测试，但但是最终终出现的的问题是是：整体体电路连连接好了了之后，电电路结果果却未像像所期望望的出来来。然后后自己就就不停的的用万用用表来测测试那个个地方不不对呀。先先看看触触发器还还会按照照以前的的那几个个状态循循环吗？这个是是好的，接接着再看看看其所所连接的的1399的译码码器是不不是正常常译码，如如果是好好的，接接着看灯灯的变化化情况。如如果这些些是好的的，再可可以看1161片片子是否否正常工工作，如如果答案案是好的的，那么么就直接接看数码码管的显显示是否否与他的的计数符符合，如如果也是是好的，那那么就直直接将置置数端接接好和DD触发器器的脉冲冲接好，看看结果会会不会出出来。此此时，又又出来一一些问题题，这些些问题经经过我的的探究，发发现并不不是电路路的问题题，而是是电路的的连线问问题，有有时候会会因为你你的电路路线接的的不够紧紧，牢使使得数码码管的显显示因为为你不小小心碰了了一下板板子而改改变。八分析析和总结结。 本次课程程设计集集纸上设设计，软软件仿真真，电路路搭接于于一体，难难度很大大。设计计过程中中，刚开开始时由由于思维维方式的的限制，只只想到了了利用两两片D触触发器组组合作为为控制器器控制计计数器模模值变化化，只是是单纯的的将D触触发器的的两个输输出与1161置置入数据据规律联联系在一一起而且且没有考考虑到置置数的有有效时间间和先后后关系，这这样首次次设计出出的电路路与预期期状态有有个一秒秒的差距距，如果果消除一一秒的时时差则置置数就会会出现错错误。经经过同学学之间的的相互交交流和详详细讨论论，细化化了交通通的工作作周期中中的每个个工作状状态，认认识到了了1611的置数数端控制制需要DD触发器器与其本本身的进进位信号号CO共共同控制制，并将将D触发发器的原原时钟信信号输入入取非，这这样就解解决了一一秒的时时差问题题，又将将D触发发器的输输出与1161的的进位信信号与所所需的置置数状态态经过卡卡诺图化化简，得得到表达达式，重重新设计计电路，经经过软件件仿真后后，才得得到正确确的结果果。然后再是是连接实实际的电电路，这这次的实实习，让让我深深深的体会会到了排排线的重重要性。经过课程程设计这这完全是是理论与与实际相相结合的的两周后后，不仅仅加深了了对数字字电路理理论的理理解，跟跟提高了了动手能能力学会会了仿真真软件的的使用，更更重要的的是熟悉悉了对该该类电路路的实际际检测方方法。完完成了电电路的设设计与搭搭接后，深深深体会会到了数数电老师师“是你在在控制电电路，不不要让电电路控制制你”的含义义。利用用所学的的知识实实现一个个日常能能看得到到摸得着着的东西西实在是是一件令令人愉快快的事。感感谢辅导导老师的的耐心的的指导。日日后如果果有动手手实践的的机会，一一定好好好把握。九参考考文献。1 数数字电路路逻辑设设计-脉冲冲与数字字电路 第三三版 王毓毓银 主编 高等教教育出版版社2 数数字电路路实验指指导书 张亚亚婷 王利 杨乐乐 周周丽娟 郭华 编 西西安邮电电学院十课程程设计仪仪器及材材料:型号名称功能数量74LSS00与非门电路模块块搭接与与显示器器部分使使用174LSS04非门电路模块块搭接与与计数显显示部分分使用374LSS08与门电路模块块搭接174LSS48七段显示示译码器器计数器计计数显示示274LSS74双上升沿沿D触发发器控制模块块174LSS86异或门控制模块块174LSS1399双二四线线译码器器显示模块块使用174LSS1611四位二进进制计数数器计数部分分2555定时器提供CPP脉冲电电路1100电阻保护显示示器件84.7KK电阻提供CPP脉冲电电路1150电阻提供CPP脉冲电电路10.011F电容提供CPP脉冲电电路14.7F电容提供CPP脉冲电电路1数码管显示2发光二极极管显示红黄绿各各2个西安邮电电学院计计算机学学院学院院数电课课程设计计过程考考核学生姓名名班级/学学号承担任务务实验室室（单位位）电子信息息工程所在部门门电子工程程学院实施时间间20100年122月20日 20110年112月31日具体内容容第一周集中讲解解设计的的目的及及要求；介绍系系统设计计的一般般方法和和步骤；介绍部部分逻辑辑器件及及其应用用；布置置课程设设计题目目；分析析设计中中可能出出现的问问题。学学生选题题,查阅资资料，设设计电路路;教师准准备器材材、工具具等，同同时为学学生检查查电路设设计、辅辅导答疑疑。学生生完成原原理图设设计及接接线图设设计。教教师审阅阅，开始始发放元元器件及及工具。学生进行行电路安安装、调调试；教教师继续续答疑并并补发元元器件。第二周学生继续续安装调调试，调调试成功功的学生生可选做做第二课课题；验验收调试试成功的的学生。验验收通过过的学生生整理、上上交工具具，写出出设计报报告；召召开课程程设计总总结交流流会，总总结交流流学生在在课程设设计中具具有特色色的设计计思想和和先进的的调试方方法。指导教师师（师傅傅）姓名名职务或职职称指导教师师（师傅傅）对学生的的评价学习态度度认真 一般 不认真真学习纪律律全勤 偶尔缺缺勤 经常缺缺勤实践能力力很强 一般 较差指导教师师（师傅傅）对学学生专业业知识或或社会实实践能力力等情况况的意见见指导教师师（师傅傅）签字字 年年 月 日 西安邮电电学院计计算机学学院数电电课程设设计成绩绩鉴定表表学生姓名名陈笛班级/学学号光电08801/24进行时间间20100年122月20日20110年112月31日成绩鉴定定学习内容容（200分）与教学任任务计划划结合程程度（110分）与专业培培养结合合程度（66分）其它（44分）接受单位位评价（20分分）实践能力力（100分）学习态度度（6分分）学习纪律律（4分分）报告鉴定定（60分分） 报告内容容与实践践过程紧紧密结合合（155分）报告内容容与教学学计划内内容紧密密结合（115分）报告质量量(主题题、结构构、观点点、逻辑辑、资料料、字数数 300分)评阅教师师姓名职称成绩评语评阅教师师签字 年 月 日