数字电子技术实验与课程设计报告.doc

数字电子技术实验与课程设计报告 _交通灯控制电路学生班级:学生姓名: 学生学号: 指导老师：实验时间： 实验地点：一、课程设计题目 交通灯控制电路二、 设计要求与任务1、 设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求不考虑主次干道的通行优先情况,仅对两个道路的交汇路口进行红、绿、黄三色信号灯的控制电路设计。红灯是学号的时间，黄灯五秒，绿灯是红黄时间的差。2、 用红灯秒数正计时，从0开始计，计到绿灯和黄灯的秒数结束，灯的颜色发生转变。3、 在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。三、 电路原理图和模块参考电路1、 原理框图交通控制电路是由计时器、控制器、译码器组成的电路，如图1-1。计时器是由两片74LS160来完成，译码器是74LS139，双JK触发器是74LS112。 图12、 信号灯状态与车道运行状态S0：H干道的绿灯亮,车道通行，人行道禁止通行;F干道的红灯亮, 车道禁止通行，人行道通行。 S1:H干道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行:F道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行。 S2: H干道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；F车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行。 S3: H干道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；F道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行。四、 各电路的设计1、 计时电路原理：通过74LS160(2片) 采用串行同步整体置数级连和下一个状态的相应控制来实现44秒和49秒。原器件的选择及参数 若选集成计数器74160（2片），采用同步整体置数。 74160的功能表 表1 芯片引脚： 图 2状态编码与信号灯关系表 表2T44T49Q1nQ0nQ1n+1Q0n+1状态000000S0100001S0-S1000101S1010110S1-S2001010S2101011S2-S3001111S3011100S3-S0 为什么选择74LS160不选择74190 因为进行仿真的时候，74190无法在MAX-PLUS2上正常运行，所以改成了只能正计数的74160 图3InputsOutputsCLKGN LDNDNUPD C B AQDQCQBQA MXMN RCON X X L X d c b adcbaXXX L H LH L L HHLX L H HLLLLHLL H LCount UpLHL H HCount Down L HH H XHold Count LH电路接法如下：图42控制电路 原理：通过双JK触发器74LS112，输出四个状态Q1n+1,Q1n+1的非,Q0n+1, Q0n+1的非。两对输入是通过以上的状态表列出Q1n+1和Q0n+1的状态方程，再写出J0、J1、K0、K1的驱动方程，如下：Q1n+1= T44NT49Q1nNQ0n + T44NT49NQ1n Q0nN+ T44 T49NQ1n Q0nN + T44NT49NQ1n Q0nQ0n+1= T44 T49NQ1nNQ0nN + T44NT49NQ1nNQ0n + T44 T49NQ1nQ0nN + T44NT49NQ1n Q0n所以J1= T44NT49 Q0n K1N= T49 (Q0nN+ T44N) J0= T44 T49N K0= T44+ T49原器件的选择及参数：74LS112双JK触发器图如下:图5表474LS112功能表InputsOutputsPRNCLRNCLKJKQQNLHXXXHLHLXXXLHLLXXXIllegalHHLLQo/QoHHHLHLHHLHLHHHHHToggleHHHXXQo/Qo电路接法如下：图 63.译码驱动电路原理：从双JK触发器的两个输出端连到译码器对应的两个输入端A和B，通过译码器译出四个输出Y0、Y1、Y2、Y3。原器件的选择及参数： 图 7 74139功能表表5InputsOutputsEnableSelectGN BAY0N Y1NY2N Y3NH XXH H H HL LLL H H HL LHH L H HL HLH H L HL HHH H H L电路接法如下：图 84、信号灯 说明：共六盏信号灯，分别为H干道Hr、Hy、Hg和F干道Fr、Fy、Fg。仔细观察了译码器输入输出后，知道了还需要在译码器的四个输出后面各加一个非门，再将六盏灯按算好的顺序放入后面，如图7。5.整个交通灯控制系统的布局 图如下：图 9波形图：图 10五.仿真过程与效果分析1、 根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有2个时间显示器，6个交通灯。首先要将原图进行保存、编译。打开EDA6000选择ACEX1K30,选择新建模式，按书上的提示设置。2、 管脚锁定，在进行此操作步骤时要特别细心，留意自己原图中的高低位，看清楚每个对应管脚的号码，正确输入。完成后要保存3、 打开实验箱，连接实验箱，开始下载。下载时最好多下载几次。4、 启动计数，观察灯亮的情况是否正确状态图：图 11六.实验与设计过程中的问题1芯片的选择.74190由于与版本的原因不能正常使用，因此难于倒计数。解决办法：换成74160正计数。2.CP信号的延迟.一开始我把74160与JK触发器的CP脉冲接的不是同一个，造成了JK触发器不能同步工作，无法产生编译信号. 解决办法：接同一个CP脉冲信号.七.总结与体会. 1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，一开始不知道74190的问题，以为是险象竞争，而改了后面的控制电路以减少险象竞争，后来在自己的好奇心驱使下看了一下74190的运行情况，结果发先了它的问题。 2.在设计电路的同时也把书上的知识温习了一遍，而且对它有了更深层次的理解，当实验成功