数字电路课程设计报告书-交通灯

1数字电路课程设计报告书—交通灯控制器院系名称：xxx学院学生姓名：xx专业名称：xxxxx班级：xx实习时间：2012年6月4日至2012年6月17日2交通灯控制器的设计一课程设计题目与实习目的题目:交通灯控制器实习目的:1.熟悉数字电路课程的基本知识，并将其运用于实践中。2.掌握几种常用数字电路芯片的工作原理，并学会熟练的使用它们。3.了解一般数字电路设计的基本步骤，学会将所学的理论知识运用到实际问题。4.初步学习自行设计电路，连接电路和排查电路的能力。二任务和要求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，以计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中绿灯亮的时间是6s，黄灯亮的时间是2s。（时间也可自行确定）3．选做：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，按下自动控制开关，恢复正常状态。三总体方案的选择时钟信号发生器产生一个CP脉冲，计数器74LS161接受CP脉冲，实现同步计时。两片74LS161，实现计数功能，并通过非门产生倒计时。计数器的输入端用主控制器实现其模值循环。利用同步置数端，当高位输入为1101、低位输入为0110时实现模30的计数器；当高位输入为1111、低位输入为1011时实现模5的计数器；当高位输入为1110、低位输入为0110时实现模20的计数器。然后主控电路，控制161输入端。当输出Q2、Q1为00时实现模30的计数器，此时主干道的绿灯和次干道的红灯亮起来；当Q2、Q1为01时实现模5计数器，此时主干道的黄灯和与次干道的红灯一起亮而主干道的绿灯熄灭；当Q2、Q1为10时实现模20的计数器，此时主干道的红灯和次干道的绿灯亮起来；当Q2、Q1为11时，实现模5计数器，此时次干道的黄灯与主干道的红灯一起亮，而次干道的绿灯熄灭；然后Q2、Q1在回到00状态，这样就实现了交通灯的循环且实现了主次干道通车时间不同的功能。倒计时显示：十位倒计时显示，将161的输出端通过非门接入48，利用它的反码输出在数码管上实现倒计时。再利用74的输出来控制08与门的输入，而08的输出接发光二极管，从而实现红绿灯的变化。这样便实现了该电路的所有功能。下图为简单的原理方框图3四单元电路的设计1.设计所使用的元件及工具：74LS161（四位二进制同步计数器）------------------------------3个；74LS48（BCD七段译码器）---------------------------------2个；74LS00（四二输入与非门）---------------------------------1个；74LS04（六非门）-----------------------------------------3个；发光二极管-------------------------------------------------8个；555-------------------------------------------------1个；电容：4.7nf----------------------------------------------1个；电阻：150k----------------------------------------------1个；100----------------------------------------------4个；4.7k------------------------------------------------1个；实验板一块；万用表一个；钳子一个；导线若干。2.各部分功能的具体说明：1、脉冲产生电路：模4计数器模值可变计数器组合电路计数进位信号555+5v48762134.7k150k4.7uf0.1uf4脉冲产生电路2、状态控制电路：用74LS161实现，输出端Q2，Q1按00—01—10—11一直循环下去，所以可以作为状态输出端。3、信号灯电路：交通灯真值表状态Q2Q1主干道RYG支干道rygS0S1S2S300011011001010100100100100001010用74LS74，74LS08，发光二极管。主干道：R=Q2;Y=Q--2Q1;G=Q--2Q--1;支干道：r=Q--2;y=Q2Q1;g=Q2Q--1;其中Q2Q1是161的两个输出端信号灯电路4、倒计时电路：用74LS161，74LS48，74LS04，数码管，电阻。5当每一状态发生变化时，置入的数据将跟着变。数码管显示秒数：主干道支干道S0：绿灯29~0红灯（30秒）S1：黄灯04~0红灯（5秒）S2：红灯19~0绿灯（20秒）S3：红灯04~0黄灯（5秒）计时单元采用倒计时方式，各状态下的计时状态如下真值表：输入信号输出信号输出信号反相计时值状态（编码）高位计数器低位计数器高位计数器低位计数器S0状态00110101100010100129S0状态00110101110010100028………………………………S0状态00110111110010000020S0状态00111001100001100119………………………………S0状态00111011110001000010S0状态0011110110000010019………………………………S0状态0011111111000000000---------------------S0状态下的30秒倒计时-------------------S1状态0111111011000001004S1状态0111111100000000113………………………………S1状态0111111111000000000-------------------S1状态下的5秒倒计时-------------------S2状态10111001100001100119S2状态10111001110001100018………………………………S2状态10111011110001000010S2状态1011110110000010019………………………………S2状态1011111111000000000-------------------S2状态下的20秒倒计时-------------------S3状态1111111011000001004S3状态1111111100000000113………………………………6S3状态1111101111000100000---------------------S3状态下的5秒倒计时-------------------各状态下置数单元的的输入输出关系表状态输入信号输出信号Q2Q1D2C2B2A2D1C1B1A1S0状态0011010110S1状态0111111011S2状态1011100110S3状态1111111011由真值表得：A1=Q1，B1=1,C1=Q--1，D1=Q1;D2=C2=‘1’,B2=G--,A2=g--倒计时电路7五总体电路图VCCOUTU1555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIVCC5VR1150kΩR34.7kΩC14.7µFC310nFU274LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U374LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U474LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U8A74LS00DU6A74LS04DU7A74LS04DVCC5VU9A74LS00DU10A74LS04DU11A74LS04DU12A74LS04DU13A74LS04DU14A74LS04DU15A74LS04DU1674LS48DA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U1774LS48DA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U18A74LS04DU19A74LS04DU20A74LS04DU21A74LS04DU24A74LS139D1Y041Y151Y261Y371A21B3~1G1X12.5VX22.5VU25A74LS04DX32.5VX42.5VU26A74LS04DU27A74LS04DU28A74LS04DU29A74LS04DX52.5VX62.5VU22ABCDEFGCKU30ABCDEFGCKV1200Hz5VS2Key=SpaceS1Key=SpaceU5A74LS04D六组装后测量输出信号波形七电路组装、调试过程中发生的问题及解决的方法1、由于是在一小块面包板上完成一个集成电路，所以电路的连线比较繁琐，接线的时候要特别注意芯片的管脚，同时注意一下芯片是否插紧，导线是否松弛等等。芯片不能插反也不能插错位置，在实验中我有次粗心插错位置。经过同学的帮助才发现这个问题。2、调试电路前，首先要用万用表检查一下各个芯片是否完好，有时换了一个芯片就好了。83、电压范围不能超过5V，我就由于在实验室时没有调整好电压，电压大了0.5v左右而使数码管乱码，所以电源的稳定很重要，要注意检查，也使我明白做实验一定要严谨。4、实验中还遇到了其他的一些小问题，但最后都在老师或同学的帮助下得到了解决。八实验总结实习就是将理论付之于实践的过程，如何能更好地用自己的知识来实现实验的要求的功能，这不仅要看我们所学的知识是否扎实，更重要的是要有能把书本知识运用在实际电路中的能力。经过两周实习，锻炼了我的电路设计能力和动手的能力，也使我通过亲身实践掌握了一些中规模集成器件的使用技巧与方法，而不仅限于书本上的理论知识。我认为对于本次实验，事先应预习查资料做好电路图，布局好在实验板上的位置就会达到事半功倍的效果。实验中最好能做一个模块然后检查一个模块，这样以后出错的机会就很小了，而且也很容易排查错误。遇到问题要思考解决，不能只是一味的拆和插电路，这样不但解决不了问题，还会耽误时间和进度。当然在实验中遇到的问题也很多，这些大部分是因为自己掌握的知识还不够牢固，动手实践的次数不够。好在通过请教老师和同学后一一地解决了。同时，做实验时一定要细心，要有毅力。还有刚开始接触可能对某些芯片及其功能不是很清楚，这就要求我们自己通过翻阅资料，请教老师同学或自己学习。这次实验让我复习了我们所学的数字电路逻辑设计这一门课程的知识，也为以后更深入的学习做了一个好的开端，是一次提升自我的实验。通过实习，活跃了我们的思维，也给了我一个发挥自己创新能力的机会。今后，我会在学习理论知识的同时，更加注重动手实践能力的培养与思维能力的锻炼。总之这次实习让我受益非浅。九参考文献。1．高书莉《数字系统设计—数字电路课程设计指南》北京邮电学院出版社2．毕满清《电子技术实验与课程设计》机械工业出版社3．陈汝全《电子技术常用器件应用手册》机械工业出版社4．高海生《最新电子元气件应用手册》科学技术出版社5．王毓银《数字电路逻辑设计》高等教育出版社