数电设计报告模板

数电设计报告模板数电设计报告模板 课课程设计课程名称数字电子技术课程设计题目名称交通灯控制电 路设计学生学院物理与光电工程学院专业班级xx级电子科学与技术0 1班学号3114008397学生姓名阿地力 麦麦提指导教师xx6年6月28日 交通灯控制电路设计1设计目的1 掌握交通灯控制电路的设计 组装 与调试方法 2 熟悉数字集成电路的设计和使用方法 2设计任务和要求1 用红 绿 黄三色发光二极管作信号灯 2 当主干道允许通行亮绿灯时 支干道亮红灯 而支干道允许亮绿 灯时 主干道亮红灯 3 主支干道交替允许通行 主干道每次放行30s 支干道20s 设计30s和20s计时显示电路 4 在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间 要亮5s的黄灯作为 过渡 设置5s计时显示电路 3原理电路和程序设计实现上述任务的控制器整体结构如图4图4交通 灯控制器结构图1 主控制器主控电路是本课题的核心 主要产生30 s 20s 5s三个定时信号 它的输出一方面经译码后分别控制主干 道和支干道的三个信号灯 另一方面控制定时电路启动 主控电路属于时序逻辑电路 可采用状态机的方法进行设计 主干道和支干道各自的三种灯 红 黄 绿 正常工作时 只有4 种可能 即4种状态主绿灯和支红等亮 主干道通行 启动30s定时 器 状态为S0 主黄灯和支红灯亮 主干道停车 启动5s定时器 状态为S1 主红灯和支绿灯亮 支干道通行 启动20s定时器 状态 为S2 主红灯和支黄灯亮 支干道停车 启动5s定时器 状态为S3 计时器时钟信号主控制器译码驱动电路主干道信号灯支干道信号灯L S P四种状态的转换关系如图5图5交通灯控制状态转换图2 译码 驱动电路 1 信号灯译码电路主控器的四种状态分别要控制主 支干道红黄绿 灯的亮与灭 令灯亮为 1 灯灭为 0 主干道红黄绿等分别为R Y G 支 干道红黄绿等分别为r y g 则信号灯译码电路真值表为方案一若 选集成计数器74163 74163是一个具有同步清零 同步置数 可保 持状态不变的4位二进制同步加法计数器 表1 1是它的状态表 表1 174163的状态表CLR LOADENP ENTCLK AB DC QAQB QCQD0X X X X X X X X00001000POS X X X X AB CD1111POS X X X X Count111X X X X X X QA0QB0QC0QD011X1X X X XXQA0QB0QC0QD0设状态编码为S0 0000S1 0001S2 0010S3 0011 则 其状态主绿灯支红灯亮主黄灯支红灯亮主红灯支绿灯亮主红灯支黄 灯亮已过5s S0S1S2S3未过30s已过30s已过20s未过20ss未过5s未过5s已过5s表为 表1 2状态编码与信号灯关系表QD QCQB QAG YR gy r0000100001000101000100100011000011001010电路接法如下方案二 若选JK触发器 设状态编码为S0 00S1 01S2 11S3 10 其输出为Q1Q 0 则其状态表为表1 3状态编码与信号灯关系表输入输出Q2Q1R YG ry g00001100010101001010001011100001电路接法如下对方案一和方案 二进行比较 发现方案二无论是从原理还是从接法画线上 都是比 较简单易懂 工作效率高 而且不容易出错 所以信号灯译码电路选择方案二的接法 即用JK触发器进行信号灯 的转换 2 计时显示译码电路十字路口要有数字显示 作为倒计时提示 以 便人们更直观地把握时间 倒计时显示采用七段数码管作为显示 它由计数器驱动并显示计数 器的输出值 计数器选用集成电路74190进行设计较简便 74190是十进制同步可逆计数器 它具有异步并行置数功能 保持功 能 表1 474190的状态表CTEN D U CLKLOAD AB CD QAQB QCQD0XX0XXXXLoad01POS1XXXXCount Down00POS1XXXXCount Up1XXXXXXX NoChange现选用两个74190芯片级联成一个从可任意设定时间00 99 倒计至00的计数器 其中作为个位数的74190芯片的CLK接秒脉冲发 生器 频率为1 再把个位数74190芯片的借位端接在十位数74190 芯片的CLK端 当个位数减到0时 此时会给十位数74190芯片一个脉 冲数字减1 信号LD由两芯片借位端用与非门连起来 决定倒计时是置数 还是 计数 工作开始时 LD为0 计数器预置数 置完数后 LD变为1 计数器 开始倒计时 当倒计时减到数00时 LD又变为0 计数器又预置数 之后又倒计时 如此循环下去 3 时钟信号发生器电路产生秒信号的电路有多种形式 下图是利用555定时器构成的占空比为q 2 3的多谐振荡器 根据占空比表达式可知q R1 R2 R1 2R2 2 3得到R1 R2 又由振 荡周期表达式可知T R1 2R2 Cln2 1若取C 10uF 则代入上式可得3 R1Cln2 1所以R1 R2 48k 选用两只47k 与一只2k 可调电阻串联 就得到图2所示的电路 设计的多谐振荡器4 黄灯闪烁控制要求黄灯每秒闪一次 即黄灯0 5 秒亮 0 5秒灭 故用信号源输出的脉冲与控制黄灯的输出信号用一 个与门连进来 再接到黄灯 整个交通灯控制系统的布局交通灯完整电路图4电路和程序调试过程 与结果 1 为了简化电路使画图看起来更加清晰 所以直接用软件里 的信号源代替555多谢振荡电路 同时也省略了74LS48芯片 模拟输出界面2 点击启动按钮 便可以进行交通灯控制系统的仿真 电路数完20秒后便进入状态主干道路灯亮 支干道红灯亮 时间显 示器从预置的30秒 以每秒减1 减到数00时主干道路灯变黄灯 时 间显示器倒数5秒后主干道由黄灯变红灯 支干道由红灯变路灯 时 间显示器倒数20秒 如此循环下去 5心得体会通过这次课程设计 加强了我动手 思考和解决问题的能 力 这次课程设计可谓是困难重重 路途坎坷 特别是做实物时出现很 多问题 花了很多的时间 但学到了很多东西 做课程设计的时候 自己把整个书本都看了几遍 增强了自己对知识 的理解 真正把所学的知识用在实际问题上 在课程设计的过程中 我想了很多种方案 对同一个问题都想了很多 种不同的接法 争取想出最简单的方案 方案出来后在焊接的过程中也问题多多 最严重的就是虽然在仿真 软件上没有问题 但焊出来后却不能运行 无奈的再修改方案 这次课程设计之后 使我明白了 世界上没有平坦的路 再遇到困难 时不能气馁 相信暴风雨过后必有彩虹 课程设计有利于提高我们的动手能力 能把我们所学的书本知识运用 到实际生活中去 同时也丰富了我们的业余生活 提高我们对知识的理解能力 附表元件清单Part TypeDesignator Footprint附表元件清单Part TypeDesignator Footprint0 01u C1RAD0 110u C2POLAR0 6LED R D1SIP2LED Y D2SIP2LED G D3SIP2LED R D4SIP2LED Y D5SIP2LED G D6SIP2LED BCD LDE1DIP 10LED BCD LED2DIP 1047k R1AXIAL0 32k R2VR147k R3AXIAL0