数字电路课程研发设计交通灯控制器

1、数字电路课程设计报告书题目：交通灯控制器一实验目的1. 综合应用数字电路知识设计一个 交通灯控制器。了解 各种元器件 的原理及其应用。2. 深入了解交通灯的工作原理。3. 锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。二实验要求1）在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一个方向是绿灯，黄灯，红灯，另一方面是红灯，绿灯，黄灯。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。2）设置一组数码管，以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为 20秒，另一个方向上绿灯亮的时间 是30秒，黄灯亮的时间都是5秒 。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。3）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

2、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 。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。4）选作：用两组数码管实现双向到计时显示。三使用元件器件型号数量器件型号数量1612LED6082电阻4.7K1043电阻150K1001电阻100欧姆1482电容4.7uF1741电容10315551数码管2面包板1斜口钳1四总体方案的设计1分析系统的逻辑功能，画出其框图交通灯控制系统的原理框图如图所示。 它主要由控制器、定时器和秒 脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制 器的标准时钟信号源，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器， 数码管和二极管的工作。倒计时控制部分数码管

3、显示秒脉冲发生 器主控部 分7交通灯酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2 .分析系统的状态变化，列出状态转换表：(1) 主干道绿灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上的车辆允许通行， 支干道禁止通行。(2) 主干道黄灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，支干道禁止通行 。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。(3) 主干道红灯亮，支干道绿灯亮。表示主干道禁止通行，支干道 上的车辆允许通行。(4) 主干道红灯亮，支干道黄灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行 。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。 设

4、控制器的四种状态编码为00、01、11、10,并分别用SO、S1、S3、S2表示,则控制器的工作状态及功能如下表所示：厦礴恳蹒骈時盡继價骚。控制状态信号灯状态车道运行状态S0（ 00）主绿，支红主干道通行，支干道禁止通行S1 （01）主黄，支红主干道缓行，支干道禁止通行S3（ 11）主红，支绿主干道禁止通行，支干道通行S2 (10)主红，支黄主干道禁止通行，支干道缓行五单元电路的设计1）秒脉冲产生电路通过555芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生周期不同的方波脉冲，即不同的频率脉冲。课程设计需要秒脉冲，利用个电容，2个 电阻 o茕桢广鳓鯡选块网羈泪。脉冲产生SW1 -£ &g

5、t;DC15Dk:C2C1TI-2）红绿灯（发光二极管）显示电路红绿灯显示是表示电路所处状态，受到主控电路控制，即主控电路的输 出（A和B决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况 o鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。如亮用1表示，火用0表示，则有，AB主红(R)主黄(Y)主绿(G)支红(r)支黄(y)支绿(g)00001100010101001110000110100010所以，R=AYAB G=ABr二Ay=A B g=AB红绿灯显示电路接线如下：3) 计时部分电路计时器状态产生模块：设计要求对不同的状态维持的时间不同，而且要以十进制倒计时显示出来。采用两个74LS16完成计时器状态产生模块设计 O籟丛妈

6、羥为贍债蛏练淨。设计思路：要以十进制输出而又有一些状态维持时间超过10秒,则必须用两个74LS161 分别产生个位和十位的数字信号。显然，计数器能够完成计时功能，我们可 以用74LS16设计，并把它的时般p接秒脉冲。74LS16计数器是采用加法 计数，要想倒计时，则在74LS16输出的信号必须经过非门处理后才能接入 数码管的驱动74LS48而在显示是以0-9显示计时，故在设计不同模值计 数器确定有效状态时，以0000, 0001, 0010-1111这些状态中靠后的状 态为有效状态。 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。例如：有效状态 1011100-1101110-1111取非 0100 -0011-00

7、10-0001-0000日仃xqnXC实现模5的倒计时。1.首先对控制个位输出的74LS16设计按要求对系统的状态不同个位的进制也就要求不同利用系统的状态量A,B 控制74LS161的置数端D0D1D2D3当系统处在Gr或Rg状态时，个位的进制 是十（模10）,即逢十进一，当系统处在Yr或Ry状态时，个位的进制是五（模5）,即逢五进一,模10时,有效状态为0110, 0111, 100Q -1111 , 置 D3D2D1D为 011Q 模 5 时有效状态为 1011, 1100, 1101, 111Q 1111, 置D3D2D1为1011,由此有， 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。ABD3D2D1D01

8、°001【10011011110110101011D0=D (YyD2=(Gg)D1 = 1当状态为1111时，74LS16的状态必须跳到进入下一个循环，此时进位输出 为1,把它的CO非接入置数端LD。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。2.再对控制十位输出的74LS16设计。同设计控制个位输出的74LS16基本 类似，用系统状态量A,B控制十位74LS16的置数端D3D2D1D（当系统处于Gr状态时置D3D2D1D为1101,当系统处于Yr或Ry时置D3D2D1D为1111, 当系统处于Rg时置D3D2D1D为1110,有，擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。ABD3D2D1D001101011111111

9、110101111D3=D2=1D仁 A+B=GD0=A+B=g同理我们将CO非接入置数端:LD*对一些级联的处理当计数超过10秒时，个位需向十位进位，此时十位计数,其它时间其保 持不变，通过控制十位的CLK端实现这一功能，个位的CO1非连接十位的CLK 端，当个位需进位，即完成一次循环，CO为1，则十位有脉冲十位开始计 数，其他时刻CO1=叶位没有脉冲，十位保持 。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。设计时把CO1,CO的与接入主控电路的双上升沿）触发器的cp,当完成一次 计时，个位和十位同时完成循环，此日CO1二CO2=Q其它时刻为0） cp出现 一上升沿，触发器计时，即系统跳到下一个状态，计时器开始下

10、一次计时。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。4）主控电路在设计要求中要实现四种状态的自动转换，首先要把这四种状态以数字的形态表示出来。可以两位二进制数表示所需状态（0 Gr,01Yr, 11 Rg, 10 Ry）,循环状态：（OAO1111（00） 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。数字电路课程中介绍的计数器就是通过有限几个不同状态之间的循环 实现不同模值计数，由此设计一模值为4的计数器，其输出（代表不同状 态）既可以循环转换，而且能够控制其他部分电路。在课程设计中利用 74LS74（双上升沿D触发器）设计模4计数器作为主控部分电路 。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。主控电路:16in-六总系统电路图（附后面）-SW1 -L1

11、1j.ne a严L*!训. ?ipqu&:E1*41 SMUB.F 已忙就：P札叙? 4L5T.il xA AE朋C CuudFbRWQERkJ4FDG亠C2U11AC1LB:IU11Ar-L.-r4TEeT:UfeAML£WAUNE>CDCilifiSj期LT74.904；UftC：:丄 T415M-七心得体会及分析课程设计的这两周，当中有苦也有乐，从苦乐中我学到了很多东 西。不仅很好的复习了一下数电所学的内容， 而且提高了自己的动手 实践能力 。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。第一天听了老师的讲解，我了解了交通灯所要完成的各项要求和 所需的各种器件。接下来就是去图书馆查资料

12、，仔细看了几本讲解交 通灯的书，我对所要设计的交通灯有了进一步的了解。 开始设计电路， 一部分并不难，但要把每一部分连在一起，最终实现要求就挺难的。 设计好电路后，我去实验室进行电路的仿真。仿真出来后发现倒计时 错了，我观察了数字的变化，经过多次尝试，改了两片 161的级联和 脉冲，最后倒计时和灯都符合要求了 。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。仿真出来特别开心，等到连接电路的时候发现实际的连接线路要 考虑布线、器件的位置等，还是有一定的难度的。不过经过两天的努 力，终于把电路连接好了，插上电源一试，数码管都不亮，后来查出 正负极短接了，但是就是不知道哪里短接，问了数码管亮的同学才知 道数码管不要接正极

13、，是共阴极的。电路终于好了，倒计时，灯都好 了。电路是不允许出现一点错误的，一个管脚连接出现问题，都可能 导致整个电路的功能不能实现。因此我们要有认真严谨的科学态度和足 够的耐心。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。这次课程设计不仅仅是一次动手能力的实践， 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，但通过课程设计， 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。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。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, 就是我们解决问题的方法。感谢老师为我们提供这次的实习机会和悉 心的指导 。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。附录（参考文献）：高书莉数字系统设计一

14、数字电路课程设计指南毕满清电子技术实验与课程设计王毓银 数字电路逻辑设计伍爱莲 万家佑 朱光波 电路与电子技术实验教程西安邮电学院电子工程学院数字电路课程设计过程考核表学生姓名李少霞班级/学号测控 0801 (06082005)承担任务实验室（单位）电子信息工程教研室所在部门电子工程学院实施时间2010年6月7日至2010年6月18日具体内容第一周星期一上午：集中讲解设计的目的及要求；介绍系统设计的一般方法和步 骤；介绍部分逻辑器件及其应用；布置课程设计题目；分析设计中可能岀 现的问题。星期一下午星期二：学生选题，查阅资料，设计电路；教师准备器材、工 具等，同时为学生检查电路设计、辅导答疑。星

15、期三：学生完成原理图设计及连接图设计。教师审阅，开始发放元器件 及工具。星期四星期五：学生进行电路安装、调试；教师继续答疑并补发元器件。第二周星期一星期二：学生继续安装调试，调试成功的学生可选作第二课题。 星期三：开始验收。要求：1）功能正确；2）电路稳定；3）能自述调试中遇到的问题及解决 方法。星期四星期五上午：继续验收。验收通过的学生整理、上交工具，写岀 设计报告。星期五下午：召开课程设计总结交流会，总结交流学生在课程设计中具有 特色的设计思想和先进的调试方法。指导教师（师傅）姓名师小琳职务或职称讲师指导教师（师傅）对学生的评价学习态度 认真一般口不认真学习纪律全勤口 偶尔缺勤口 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（师傅）签字年月日西安邮电学院电子工程学院数字电路课程设计成绩鉴定表学生姓