1、西安邮电大学数字电路课程设计报告书交通灯控制器学院名称 ： 电子工程学院学生姓名 ： 景超（01）专业名称 ： 微电子班 级 ： 1002题目：交通灯控制器一 实验目的通过本次实习利用所给器材和要实现的电路功能结合理论知识实际要求设计出合理的电路，达到深刻理解理论知识和其与实际运用的差异，初步掌握模拟与数字逻辑电路系统设计的基本方法。 二 实验任务与要求红绿灯交通信号系统外观示意图如图所示。1在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。2设置一组数码管，以倒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是 20s
2、，另一个方向上绿灯亮的时间是 30s，黄灯亮的的时间都是 5s。3用两组数码管，实现双向倒计时显示。倒计数计时器绿灯黄灯红灯红 黄 绿灯 灯 灯三实现方案：实现这个交通灯控制器可以采用 FPGA、单片机等可编程器件或基本数字逻辑器件实现。在这次实验中采用 74 系列数字集成芯片和 555 时基芯片实现相应功能。本报告最后附有使用 MULTISIM 仿真软件进行的仿真电路图。四具体功能分析：此电路为十字路口交通灯控制电路，要求东西向和南北向不能同时出现绿（黄）灯，发生“撞车” 现象。即当某一方向为绿灯或黄灯时，另一方向必为红灯。东西向主通路有倒计时显示。设计时序如下：东西向南北向4电路框图设计：
3、说明：脉冲输出部分为 555 时基芯片构成的多次谐波振荡器，由其产生周期为 1s 的时钟脉冲信号。计时控制部分主要由两片74LS161（十六进制同步加法计数器）及逻辑门电路构成。产生30s、 20s 和 5s 的倒计时信号。彩灯控制部分将计时控制部分输出的信号通过逻辑门电路及 74LS139（双 24 线译码器）和一片脉冲输出部分 计时控制部分 数字显示部分彩灯控制部分 彩灯显示部分R30s Y5s G20sG25s Y5s R25s74LS161 组合产生控制信号，控制彩灯按照响应时序显示，并将74LS139 的输出信号反馈回计时控制部分实现三种倒计时之间的切换。数字显示部分主要由 74LS
4、48（7 段显示译码器） 、74LS04 （反相器）及 8 段共阴极数码管构成，通过接入计时控制部分的信号实现倒计时显示。五使用元件元件清单1.74LS161(三个)2.74lLS139（一个）3.74LS555（一个）4.74LS48（两个）5.74LS00（两个）6.74LS04（两个）7.74LS08（一个）元件管脚和功能表 74161615141312110912345678CLRKABCDENPGD VCROQABQCDENTLDCLRDCLKENPTQABQCD输 入 输 出XXLLHLHL 保 持 ,RCO=0XH00ABD7416功 能 表 保 持计 数74ls161 管脚及其
5、功能表74139功 能 表7413916514312109123456781AB1Y01Y2GGNDVC2G3 ABY012Y3 输 入 输 出GBAY01Y23HXHHHHHHHLLLLLLLL L74ls139 及其功能表7481615141312110912345678VcfgabcdeGNDADBCLTBI/ROBI74ls48 的管脚74ls00 管脚74ls04 管脚74ls08 管脚六单元电路设计：1脉冲输出部分：脉冲输出部分为 555 时基芯片构成的多次谐波震荡器，电路原理如下图：其中器件参数分别为R1=4.7k，R 2=150k，C 1=4.7F，C 2=0.01F。产生的时
6、钟脉冲为周期 T=1s 的方波。电容 C1 充电时，暂稳态持续时间为tw1=0.7(R1+R2)C=0.7(150k+4.7k) 4.70.5s电容 C1 放电时，暂稳态持续时间为tw2=0.7R2C=0.7150k4.70.5s因此，电路输出矩形脉冲的周期为 T= tw1t w21s 输出占空比为 q= tw1/T50%555 定时器电路图 555 定时器实际连接图2计时控制部分：通过两片 74LS161 级联实现最大模值为 256 的加法计数功能，用低位片 U2 的输出口 RCO 控制高位片 U3 的使能端 ENT，即低位片 U2 产生进位信号后高位片开始工作。由于主通路（东西向）交通灯时
7、序为红灯 30s、绿灯 20s、黄灯5s，故此子系统应实现模 30 计数、模 20 计数和模 5 计数间的切换，亦即低位片模值为 10105 的切换，高位片模值为 320 的切换。在具体电路实现过程中，采用 74LS74 芯片控制高位片的数据置入，并利用彩灯控制部分的输出控制低位片数据的置入。由于数字显示部分要求倒计时显示，故置入数据时取数码管相应显示码值的反码，具体数据表格见数字显示部分。在此电路中，开关 SW2、SW1 分别控制高、低位片的强制置数，当 SW2、SW1 接低电平时，若 SW3 接高电平，高位片被强制置入数据 1111，低位片通过彩灯控制部分的反馈信号被置入数据 1011。此
8、时，将 SW2、SW1 接高电平，计数开始，进入有效循环前 5s 的偏离态。当低位片进位后，高、低位片进位端均为 1，U9A 输出端为 1，U6C、U6D 输出端为 0，即高、低位片 LOAD 端为 0，实现置数功能。高位片置入数据为 , ，当高低位片同时+10 =1+11 =01产生进位信号，74LS74 产生上升沿，即每次倒计时完毕后进行置数。低位片置入数据由黄灯亮灭控制，当黄灯亮时置入数据为 1011，黄灯灭时置入数据为 0110。计时系统与东西向主通路交通灯亮灭情况真值表如下：低位片（U2） 高位片（ U3）D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 Q0
9、Q1 Q2 Q3 彩灯0 1 1 0 模 10 计数 0 1 1 1 模 2 计数 绿1 1 0 1 模 5 计数 1 1 1 1 停止计数 黄0 1 1 0 模 10 计数 1 0 1 1 模 3 计数 红实习时间 ： 2012 年 12 月 10 日 2012 年 12 月 21 日西安邮电大学 数字电路课程设计 成绩鉴定表学生姓名 班级/学号承担任务实验室（单位） 电路与电子技术基础教学部所在部门 电子工程学院实施时间 2012 年 12 月 10 日 2012 年 12 月 21 日第一周讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；选定题目，并设计电路，完成电路设计；电路仿真；领取元器件，开始组装电路；具体内容第二周 组装电路;老师验收电路;写实验报告；实验总结；基本功能完成情况（25 分）扩展功能完成情况（10 分）学习内容（40 分）其它（5 分）实践能力（10 分）学习态度（6 分）接受单位评价（20 分）学习纪律（4 分）报告内容与实践过程紧密结合（20 分）成绩鉴定报告鉴定（40 分） 报告质量( 主题、结构、观点、逻辑、资料、字数 20 分)评阅教师姓名 薛延侠 职称 副教授 成绩评语评阅教师签字 年 月 日
