数电课程设计报告报告交通灯设计

1、课 程 设 计课程名称数字电子技术课题名称交通灯控制器专业班级学号姓名指导教师黄望军2014年11 月7 日word范文湖南工程学院课程设计任务书课程名称：数字电子技术题 目：交通灯控制器专业班级：_学生姓名：_学 号：指导老师黄望军审 批：任务书下达日期 2014年10月27日设计完成日期 2014年11月7日设计内容与设计要求设计内容：交通灯控制器设计：为了确保十字路口的车辆畅通的通行，往往采用 自动控制的交通信号来进行指挥。其中红灯亮，表示 该条道路禁止通行，黄灯表示停车灯，绿灯表示允许 通行。试着设计一个十字路口的交通信号控制器，要求如下:(1)要求甲车道和乙车道两交叉以上的车辆交替运

2、行每次通行时间都设为 30s o(2)要求黄灯先亮5s,才能变换车道。黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。(3)时间用数字显示设计要求：1 .设计思路清晰，给由整体设计框图2 .设计各单元电路，给由具体设计思路、电路图、器件清单；3 .总电路设计4 .安装调试电路；5 .写生设计报告。主要设计条件1 .提供面包板、直流稳压电源、示波器；2 .提供TTL集成电路芯片、NE555定时器、电 阻及电容等；说明书格式课程设计报告封面；2、 任务书；3、 说明书目录；4、 设计总体思路；5、 单元电路设计；6、 总电路设计；7、 总结与设计调试总结;8、 附录；9、 参考文献；进度安排第一周星期一 星期二 星期

3、三 星期四 星期五第二周星期一 星期二 星期三 星期四 星期五课题内容介绍和查找资料； 总体电路设计和分电路设计; 领元件；检查元件，安装电路；安装、调试电路；安装、调试电路；安装、调试电路；验收电路；写设计报告、打印相关图纸: 答辩；参考文献电子技术课程设计历雅萍、易映萍编电子技术课程设计指导彭介华、主编高等教育由版社电子线路设计、实验、测试 谢自美主编华中理工由版社目录设计总体 1设计要求 1设计思路 2设计框图4单元电路设计 4同步十进制计数器 4译码器 4十进制加/减计数器 9秒脉冲产生器 12其他元件 13总电路 14实际接线图 15安装及调试步骤 15故障分析及电路改进 16附录（

4、元器件清单） 17参考文献17总结与体会 18评分表 20一、设计总体1.1设计要求1 .设计并制作交通灯控制电路;2 .电路功能为：1）采用两位数码显示器显示南北方向时间；采用两位数码显示器显示东西方向时间;2）交通灯控制器工作流程如下:1.2 设计思路本系统采用主干道和支干道分开实现功能，但又相互配合的思路，用时 问的相关性将主干道与支干道的信号灯的亮灭相联系起来。根据系统的要求：主干道绿灯 45秒，支干道绿灯25秒；每次由绿灯变为红灯时，应有5秒黄灯亮作为过渡；则其时间循环图如下所示：图2.2主干道时间循环图支干道循环时间图2.3支干道时间循环图对于其中一条干道，系统的工作流程图如下所示

5、:秒脉冲广生秒脉冲彳Z口 勺闪黄灯提供一秒的CP脉冲信号倒计时工作及显示显示提供倒计时到零的信!1信号灯控制三种灯亮灭提供三种灯转换的信号提供三种预置数顺序置数对计数器置数系统工作原理如下：初始状态，对于主干道，计数器预置数30秒，在CP脉冲的作用下开始进行倒计时，当倒计数至零时，可以对信号灯控制电路产生一个上升沿的单脉冲，该脉冲将作为74LS160的脉冲输入，完成一次 计数，实现对绿灯，黄灯和红灯的亮灭的控制，此时红灯亮，当三种信号灯 完成一次状态变化时，将变化的信号传送给74LS138译码器，由该译码器选 中相应的倒计数置，并将该倒计数置给计数器74LS192,完成一次工作循环， 然后是5

6、秒的黄灯，最后是30秒的红灯。对于支干道而言，循环时间是 35 秒，30秒，5秒，其具体的循环过程与主干道一致。1.3 总体设计框架二、单元电路设计2.1同步十进制计数器 741s160的引脚图如图74LS160的功能表如下输入输出CRLDCTpCTtCPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30XXXTXXXX0000010XXTD3D1D2D3D0D1D2D31111TXXXX计数110XTXXXX保持11X0XXXXX保持因为741s160控制的是从0开始到3是一个循环因此要将其将输出的 Q1,dJHIJun为 H-blJIQ2通过与与非非门接到置数端的引脚来控制循环74LS160NU3A74L

7、S00N2.2译码器二进制译码器的输入是一组二进制代码，输出是一组与输入代码对应的高，低电平信号。由于需要反馈信号，需要2进制进行转换，由此用到3-8二进制译码器74138.其引脚图如下：74LS138Nword范文真值表如下SAAAX1S2S3210YYY2K匕Y5Y6X1XXX111111110XXXX1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110输入输出从功能表中我们都可以看到74LS138的八个输出引脚,任何

8、时刻要么全为高电平1芯片处于不工作状态，要么只有一个为 低电平0,其余7个输出引脚全为高电平1。由该译码器来控制 甲乙道的红绿黄灯的状态和741s192 的置数。如果出现两个输出 引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。通过741S138译码器来控制东西，南北方向的六个显示灯Ill 4其真值表如下:信号灯信号真值表状态控制器输出主干道信号灯支干道信号灯Y0'Y1'Y2'Y3'R（红）Y （黄）G （绿）r（红）y （黄）g （绿）1000010100010010000100100010100001010100由真值表可知各信号灯的逻辑函数表达式为：G=Y3Y=Y

9、0 （1HZ）R=（Y1Y2 'g= Y1'y= Y2' （1HZ）r= （Y0Y3 '据上述逻辑函数表达式经化简根后可画出交通灯信号控制2.3 十进制加/减计数器741s192的功能表：它的主要功能为：CPU为加计数时钟输入端，CPM减计数时钟输入端LD为预置输入控制端，异步预置。CR为复位输入端，高电平有效，异步消除,CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出,BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。741s192的引脚图如下UZ9Q基 QR QC-LOADCLR-B0-8Q 口> UP> DOWN74LS192N通过741s192来控制倒计时的

10、时间逻辑电路的真值表如下所示：南北方向东西方向高位低位高位低位ABCDABCD时间ABCDABCD时间Y01100000030101010105Y10000101051100000030显示的时间应该是南北方向29-0、4-0东西方向4-0、29-02.4 秒脉冲产生器二 10nF55LVIRTUAL Til wDL5g：10g<RI2.5 其他元件1、741s04六非门的引脚图：真值表如下AY01102、74100两输入与非门的引脚图真值表如下ABY0010111011102.6总电路设计图三、实际接线图四、安装、调试步骤1、第一步确认我们仿真好的元器件在实验室器材室是否有领。如没有

11、所需器件，则需要从现有元器件中找到具有类似功能的元器件进行替换。另外在仿真图上要特别注意线的重叠。2、第二步按照仿真图，上报班长所需领取的元器件，注意，领器件时记得 多领一两个备用。3、第三步测验设备，领到器件和实验箱后，检测元器件是否有断脚。另外 检测试验箱，管脚插口是否有被堵的。显示管也是需要注意的地方，因为显示 管特别容易烧坏，测线，用万能表或者显示灯测验每一根导线连接是否良好， 第四，测验芯片，按照各芯片的功能测试芯片是否能正常工作，不能工作的要 及时向老师调换。4、排版、接线，首先，根据仿真图上各器件的位置，排好所要用的芯片， 注意尽可能的排得合理，稀松，因为我们所用的芯片插板先对比

12、较小的，且电 路比较复杂。第二，接线时应该一个一个模块接，接好后依次检查，切忌接完 所有电路时在检查，那样一旦接错检查就非常困难。5、调试，当接完所有的线后，打开电源，调试、验证电路是否符合要求。6、验收，当电路完全符合要求且正确时，可让指导老师验收并考虑做拓展 功能。五、电路故障分析及电路改进故障一：本来我们是想用8输入的数码显示管，后来发现8脚数码显示管无法正常使用便修改了电路图，改为四输入的数码显示管。故障二：在连接好电路图后发现，数码显示管以及交通灯均不亮。结果：没有接好5V的电源线故障三：在正常通电之后，我们发现在计数到0时才跳转到30,这样使原来计数为30秒变成实际上的31秒。结果

13、：我们把异步清零弄成了同步清零导致多出1秒六、附录（元器件清单）实验箱（1个）同步十进制加减法计数器74192 （2）同步十进制加法计数器74160 （1个）3线8线译码器74138 （1）非门 741SL04 （2 个）与非门74SL00 （2个）或门 74SL32 （1）与门 74SL10 （2）共阴极显示管（2）指示灯（6）导线若干七、参考文献技术基础实验与仿真孙胜麟郭照南主编数字电子技术实验李毅 谢松云主编数字电子技术基础向后 主编八、总结与体会在这两周的课程设计中我感悟了很多，也许你的一念之差就会导致电路图变得复杂，在刚开始的几天我们组内成员经过不断查阅资料，自己画图设计。设计出一个

14、由14块芯片组成的电路图。经过艰难的仿真过程，终于将这个电路图仿真好。但在领元器件时发现我们许多器件没有，原先在仿真中用到的8输入数码显示管也无法使用，另外 741s48也领完。于是我们又开始设计，仿真。同与我们课题一样的另外一组进行讨论，期间我们发现我们用741S48四线制八线译码器是多余的，完全可以直接接入四输入共阴极数码显示管。不仅让我们难于寻找器件，更使我们的接线图变得凌乱与复杂。进过两组不断的讨论，设计。我们组的电路图由原来的14片芯片简化到6片芯片。这样为我们下一星期 的接线打好了良好的基础。在第一次接线过程中，我们首先将所有芯片插好，没有检查芯片是否能够 正常工作。就按照线路图接

15、线，虽然说很快就将线接好。但是，在打开电源开 关的时候发现黄灯不停地闪烁。而且数码显示管也不亮。最后实在没有检查出 错误，只好重新接线。经过第一次接线的教训，我们观察了其他组的接线方法， 发现他们在接线之前要一一检测芯片的好坏。这对我们启发很大，我们通过每 一块芯片的工作原理进行一一检测， 发现741s38芯片是坏的。我们在确定芯片 是好的之后开始重现接线，从数码显示管开始到黄绿灯。当线接好时，通电之 后依旧发现黄灯闪而数码显示管不亮。不得已又重新再来，第三次接线我们开 始一部分一部分分开接，先接好计数器部分。发现能正常工作，然后再接黄绿 灯部分。最后果然这种分部接线法很实用，我们在发现错误时可以排除另一部 分对其的影响，使效率得到了提高。这个接线过程花费了我们3天时间，周六也在接，终于在星期一就能调试出来。在这次数字电子课程设计中，我从中感悟到很多。在设计电路上，对芯片 的了解是这次设计的关键，我们要知道自己需要什么芯片，也要知道什么样的 芯片与所需芯片有什么相似功能在没有所需芯片时能够找到代替品。团队合作 在这次设计中起到了至关重要的作用。通过两组电路的互补得到了一个简单，实用的电路图。在接线过程中，一步一步细心的检测和接线也是很重要的。不 能由于急于求成而放弃其中一些重要的步奏，这样往往是事与愿违。通过这次 课程设计使我们对数字电子有了更加进一步的了解，更从中得到