交通灯设计毕业设计.doc

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2.274LS160同步十进制计数器2.374LS153双四选一数据选择器2.474LS74:双上升沿D触发器2.5NE555定时器三、各电路的设计原理及相关电路图3.174LS160构成的时间计数器3.1.1时间计数器原理3.1.2电路图3.274LS153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3.4NE555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Q0Q3与数据输入端P0P3一致。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Q0Q3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；Q0Q3 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（1C01C3，2C02C3）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，1C01C3、2C02C3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：CP1 CP2时钟输入端，1D 2D数据输入端，1Q 2Q 1Q 2Q输出端，CLR1 CLR2直接复位端（低电平有效），PR1 PR2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74LS74 D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：7段带译码驱动数码管74LS160同步十进制计数器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74LS16074LS153双四选一数据选择器，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：74LS160 同步十进制计数器74LS74D触发器，构成T触发器3、灯的选亮及循环控制灯亮的一些逻辑门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：从上到下依次是红灯，黄灯，绿灯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：T0.7(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：NE555定时器四、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