数字电子电路课程设计-数字交通灯的设计说明

.PAGE....数字电子电路课程设计数字交通灯摘要此电路由定时器NE555构成的多谐振荡器产生秒脉冲,两块74LS192芯片级联成61进制倒计时器,计时器输出的数据通过两块74LS48译码器最终由两块七段数码管显示出来。计时部分由倒计时器与逻辑门构成定时器,在每隔55秒或5秒输出一个脉冲,触发状态控制器工作。状态控制器控制着信号灯的转换。目录1引言12总体方案论证与设计23具体逻辑电路设计33.1秒脉冲33.2倒计时器43.3时间显示器53.4定时器、状态控制器63.5信号灯显示73.6总电路设计84结论95参考文献10..1引言交通灯是我们最常见的系统,随着科技的日益创新,交通灯的设计也多式多样,不同的地点不同的路况需要不同的交通灯,但其设计原理都是XX小异的。我们这次的设计是用硬件实现交通灯的全部功能。这里用简单的电路来介绍交通灯的工作原理。介绍了数字电子技术中非常重要的几个芯片：定时器NE555、4位十进制可逆同步计数器〔双时钟74LS192、七段显示译码器74LS48、带小数点〔DP的七段数码管、数据分配器74LS138。随着社会的发展,电子技术也日新月异,因而掌握这门技术至关重要。2总体方案论证与设计1、方案方案1：由定时器NE555构成的多谐振荡器产生秒脉冲,两块74LS192芯片级联成61进制倒计时器,计时器输出的数据通过两块74LS48译码器和两块七段数码管显示出来。由倒计时器与逻辑门构成定时器,在每隔55秒或5秒输出一个脉冲,触发状态控制器工作。状态控制器控制着信号灯的转换。方案2：方案2与方案1很大一部分都相同,就定时器那一块有差异。定时器由两块74LS162〔4位十进制同步计数器进行计数而不用倒计时器计数。综合考虑,方案1比方案2所用的器件要少,比较经济。而且方案1容易连接。易于生成。所以选择方案1比较好。信号转换状态1〔00：东西方向车道的绿灯亮,车道,人行道通行；南北方向车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行。状态2〔01：东西方向车道的黄灯亮,车道,人行道缓行；南北方向车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行；状态3〔10：东西方向车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮,车道,人行道通行；状态4〔11：东西方向车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行；南北方向车的黄灯亮,车道,人行道缓行；3具体逻辑电路设计3.1秒脉冲系统所需要的秒脉冲由定时器NE555所构成的多谐振荡器提供,多谐振荡器如图1—1〔a所示,图中NE555外引线排列如图1—1〔b所示。其中1脚是电路地GND；8脚是正电源端Ucc,工作电压范围为5~18V；2脚是低触发端TR；3脚是输出端OUT；4脚是主复位端R；5脚是控制电压端Uc；6脚是高触发端TH；7脚放电端DISC。R1、R2和C为定时电阻和电容,C1为电压控制端稳定电容。在信号的输出端产生矩形脉冲,其振荡频率为f=1.44/<R1+2R2>C。图1-1<b>图1-1<a>图1-1<b>图1-1<a>3.2倒计时器倒计时器由两位4位十进制可逆同步计数器〔双时钟74LS192、一个非门和一或门构成。其组成如图2—1〔a所示,其中74LS192是上升沿触发,CPU为加计数时钟输入端；CPD为减计数时钟输入端；LD为异步预置端,低有效；CR为异步清零端,高有效；CO为进位输出端,当1001后输出低电平；BO为借位输出端,当0000后输出低电平；D3D2D1D0为数据预置端；Q3Q2Q1Q0为数据输出端。倒计时器初始状态为01100000,当输入一个脉冲,计时器就会减一。低位的状态是0000时,再来一个脉冲,BO端就会由1—〉0,这是高位的CPD端由0—〉1。高位因得到一个上升沿,从而触发,进行减1运算。低位的状态变为1001。当高低位的状态都为0000时,它们的LD端就会接低电平,从而进行异步置数。计时器状态变为01100000。秒脉冲再来就会重复以上操作。3.3时间显示器时间显示器由两片七段显示译码器74LS48和两片半导体数码管构成。其组成如图3—1〔a所示,74LS48的外引线排列如图3—1〔b所示。A3A2A1A0组成8421BCA码为输入端,Ya~Yg为输出端。LT、RBI、BI/RBO为使能控制端,都是低有效。LT为灯测试输入端,RBI为灭零输入端,BI/RBO为灭灯输入/灭零输出端。此半导体数码管为带小数点〔DP的七段数码管,分为共阴和共阳型。共阴型数码管的COM端接低电平,共阳型的则接高电平。3.4定时器、状态控制器定时器由倒计时器、两个与门、两个与非门和一个或非门构成。逻辑门所构成的电路如图4—1所示。状态控制器有两个JK触发器级联而成,如图5—1所示。状态控制器实质是一个2位二进制异步加法计数器,下降沿触发。当倒计时器的状态为01100000〔60或00000101〔5时,定时器输出0,其余状态都是是输出1。倒计时器的初状态为01100000,即定时器的初态为0,倒计到00000101之前定时器的输出都为1,当到00000101时,定时器输出为0。状态控制器得到下降沿而触发。状态控制器到下一个01100000时再次触发。同时状态跟随转变。这就实现了状态首先隔55秒转换一次,接着隔5秒转换一次,然后再隔55秒转换。如此循环就可以实现定时信号转换的目标。3.5信号灯显示此部分由一个数据分配器74LS138、两个与门和6个发光二极管构成。其结构如图6—1〔a所示。74LS138的外引线排列如图6—1<b>所示,其中A2A1A图6-1<b>图6-1<b>图6-1<a>图6-1<a>3.6总电路设计4结论5参考文献[1]陈晰.数字电路试验技术基础.北京：电子工业出版社,1999[2]李元.数字电路与逻辑设计.XX：XX大学出版社,1997[3]郝波.数字电子技术,XX：XX电子科技大学出版社,2004[4]郭斌.数字逻辑电路.北京：电子科技大学出版社,1995[5]程震先.数字电路实验与应用.北京：北京理工大学出版社,19991.设计题目：简易交通灯设计1.1设计目的：〔1能独立查阅、整理、分析有关资料〔2能用数字集成电路完成设计任务〔3掌握脉冲产生、整形与分频电路〔4掌握计数、译码与显示电路1.2基本要求：<1>模拟东西南北两路交通指示灯〔2红灯亮60秒,黄灯亮5秒,绿灯亮55秒〔3数码倒计时显示1.3用硬件电路完成全部或部分功能2.设计过程的基本要求：2.1基本部分必须完成,发挥部分可以根据自己的能力有选择的完成。2.2符合设计要求的报告一份,其中包括逻辑电路图。2.3设计过程中的草稿要求保留,并随设计报告一起上交。3.报告的基本要求：3.1要求用A4纸打印,不允许复印。3.2装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。顺序