1、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。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。3）当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向常通行，倒计时停止，当特殊情况结束后，按下自动控
2、制开关，恢复正常状态。4）选作：用两组数码管实现双向到计时显示。三 使用元件2器件型号 数量 器件型号 数量161 2 LED 608 2 电阻 4.7K 104 3 电阻 150K 100 1 电阻 100 欧姆 148 2 电容 4.7uF 174 1 电容 103 1555 1 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。 主控部分秒脉冲发生器交通灯倒
3、计时控制部分数码管显示反馈控制32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。（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。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。设控制器的四种状态编码为 00、01、11、10，并分别用 S0、S1、S3、S2表
4、示，则控制器的工作状态及功能如下表所示：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4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 2个电容， 2个电阻。脉冲产生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
5、干道的红绿灯的亮灭情况。如亮用 1表示，灭用 0表示，则有，A B 主红 (R) 主黄 (Y) 主绿 (G) 支红 (r) 支黄 (y) 支绿 (g)50 0 0 0 1 1 0 00 1 0 1 0 1 0 01 1 1 0 0 0 0 11 0 1 0 0 0 1 0所以， R=A Y=AB G=ABr=A y=AB 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：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 74LS161完成计时器状态产生模块设计。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
6、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 74LS161设计，并把它的时钟 cp接秒脉冲。 74LS161计数器是6采用加法计数，要想倒计时，则在 74LS161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。例如：有效状态 10111100110111101111取非 01000011001000010000即 4-3-2-1-0实现模 5的倒计时。1.首先对控制个位输出的 74L
7、S161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， 1000， -1111，置 D3D2D1D0为 0110，模 5时有效状态为1011， 1100， 1101， 1110， 1111，置 D3D2D1D为 1011，由此有，A B D3 D2 D1 D00 0 0 1 1 00 1 1 0 1 11 1 0 1 1 01
8、0 1 0 1 1D0=D3 （ Yy） D2=(Gg) D1=1当状态为 1111时， 74LS161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。2.再对控制十位输出的 74LS161设计。同设计控制个位输出的 74LS161基7本类似，用系统状态量 A,B控制十位 74LS161的置数端 D3D2D1D0。当系统处于 Gr状态时置 D3D2D1D0为 1101，当系统处于 Yr或 Ry时置 D3D2D1D0为 1111，当系统处于 Rg时置 D3D2D1D0为 1110，有，A B D3 D2 D1 D00 0 1 1 0 10 1 1 1 1 11
9、1 1 1 1 01 0 1 1 1 1D3=D2=1 D1=A+B=G D0=A+B=g同理我们将 CO2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， CO1为 1，则十位有脉冲 ,十位开始计数，其他时刻 CO1=0,十位没有脉冲，十位保持。设计时把 CO1,CO2的与接入主控电路的双上升沿 D触发器的 cp，当完成一次计时，个位和十位同时完成循环，此时 CO1=CO2=1,（其它时刻为 0） cp出现一上升沿，触发器计时
10、，即系统跳到下一个状态，计时器开始下一次计时。84）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（ 00Gr, 01Yr, 11Rg, 10Ry） ,循环状态：（ 0001111000）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。主控电路：9六. 总系统电路图（附后面） 10七. 心得体会及分析 课程设计的这两周，
11、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。 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，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。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
12、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，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。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11会。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
13、谢老师为我们提供这次的实习机会和悉心的指导。附录（参考文献）：高书莉 数字系统设计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；分析设计中可能出
14、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。12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，写出设计报告。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
15、 师小琳 职务或职称 讲师学习态度 认真 一般 不认真学习纪律 全勤 偶尔缺勤 经常缺勤指导教师（师傅）对学生的评价实践能力 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名 李少霞 班级/ 学号 测控 0801（06082005）进行时间 2010 年 6 月 7 日至 2010 年 6 月 18 日与教学任务计划结合程度（10 分）与专业培养结合程度（6 分）学习内容（20 分）其它（4 分）成绩鉴定接受单位评价实践能力（10 分）13学习态度（6 分）（20 分）学习纪律（4 分）报告内容与实践过程紧密结合（15 分）报告内容与教学计划内容紧密结合（15 分）报告鉴定（60 分） 报告质量(主题、结构、观点、逻辑、资料、字数 30 分)评阅教师姓名 师小琳 职称 讲师 成绩评语评阅教师签字 年 月 日
