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1、个人资料整理仅限学习使用电子技术课程设计报告书交通灯控制器2018 年 9月 26日目录一、实验目的： - 1 -二、实验内容： - 1 -三、实验要求： - 1 -四、实验所用的器材： - 2 -课程名称：交 通 灯 控 制 器 设 计学院：工 程 学 院专业：电 气 工 程年级： 09 级 班级：电气工程及其自动化小组成员：指导老师：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页个人资料整理仅限学习使用五、功能实现： - 4 -1）时钟信号发生器：- 5 -2）计时器：- 5 -3）主控制器：- 6 -4）译码驱动电路：-
2、 7 -六、总电路图： - 8 -七、设计中遇到的问题和实验心得：- 9 -附录参考文献）： - 10 -一、实验目的： 1掌握时序逻辑电路的设计方法，灵活运用理论知识。 2提高学生的数字系统设计能力和实际动手能力。 3进一步了解如何将数字电路设计应用到自动控制系统中，从而提高解决实际问题的能力。 4为学习和使用计算机打下良好的基础。二、实验内容：用中小规模逻辑器件设计交通灯控制电路。三、实验要求：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页个人资料整理仅限学习使用 1设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向和南北方向
3、车道两条交叉道路上的车辆交替运行。在十字路口的两个方向上各设一组红、黄、绿灯， 图 1）。红灯表示禁止通行，绿灯表示可以通行。 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，其中一个方向上绿亮的时间是20s，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。图 1 四、实验所用的器材：主要芯片数量 /个其他器材数量 /个74LS161 3 数码管2 74LS48 2 二极管6 74LS04 3 限流电阻3 倒计数计时器绿灯黄灯红灯红 黄绿灯 灯
4、灯精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页个人资料整理仅限学习使用交通灯控制系统主要由控制器、译码器和秒脉冲信号发生器等器件组成。其系统框图如图 2。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，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制译码器的工作。图 2 交通灯控制系统的原理框图时钟信号产生电路主要由555 定时器组成震荡器，产生稳定的脉冲信号，送到状态产生电路，状态产生电路根据需要产生一定的“0” 、“1 ”信号。这些信号通过时间显示电路转化成时间信号，在通
5、过数码管显示时间。同时这些信号通过交通灯显示电路转化成6 个独立的交通灯信号，用二极管代替交通灯，实现红绿黄灯之间的转换。根据设计主、支干道信号一次循环需要60 个信号，所以用 2 个 74LS161 级联实现， U1 代表低位芯片， U2 代表次高位芯片，取反码容易实现后面的时间显示代码，以进行倒计时，其真值表如图所示。D3D2D1D0 ，d3d2d1d0 分别为7LS161 高、低位输入信号.“ 0”为低电平，“1”为高电平，二极管在高电平的时发光，低电平的时不发光。74LS00 1 4.7uF 电容1 74LS08 1 0.01uF 电容1 555 定时器1 150k 电阻1 74LS7
6、4 1 4.7k 电阻1 74LS139 1 主要芯片数量 /个其他器材数量 /个74LS161 3 数码管2 74LS48 2 二极管6 74LS04 3 限流电阻3 74LS00 1 4.7uF 电容1 74LS08 1 0.01uF 电容1 555 定时器1 150k 电阻1 74LS74 1 4.7k 电阻1 74LS139 1 序号状态U2 U1 时间计数支干道主干道秒 脉 冲发生器控制器译码器定时器主 干 道 信号灯支干道信号灯精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页个人资料整理仅限学习使用五、功能实现：D3
7、D2D1D0 D3d2d1d0 绿黄红绿黄红01 00 1101 0110 29 1 0 0 0 0 1 02 1101 0111 28 1 0 0 0 0 1 03 1101 1000 27 1 0 0 0 0 1 04 1101 1001 26 1 0 0 0 0 1 05 1101 1010 25 1 0 0 0 0 1 : : : : : : : : : : 11 1110 0110 19 1 0 0 0 0 1 12 1110 0111 18 1 0 0 0 0 1 : : : : : : : : : 21 1111 0110 09 1 0 0 0 0 1 22 1111 0111
8、08 1 0 0 0 0 1 : : : : : : : : 27 1111 1100 03 1 0 0 0 0 1 28 1111 1101 02 1 0 0 0 0 1 29 1111 1110 01 1 0 0 0 0 1 30 1111 1111 00 1 0 0 0 0 1 31 01 1111 1011 04 0 1 0 0 0 1 32 1111 1100 03 0 1 0 0 0 1 33 1111 1101 02 0 1 0 0 0 1 34 1111 1110 01 0 1 0 0 0 1 35 1111 1111 00 0 1 0 0 0 1 36 11 1110 011
9、0 19 0 0 1 1 0 0 37 1110 0111 18 0 0 1 1 0 0 : : : : : : : : 46 1111 0110 09 0 0 1 1 0 0 : : : : : : : : 53 1111 1101 02 0 0 1 1 0 0 54 1111 1110 01 0 0 1 1 0 0 55 1111 1111 00 0 0 1 1 0 0 56 10 1111 1011 04 0 0 1 0 1 0 57 1111 1100 03 0 0 1 0 1 0 58 1111 1101 02 0 0 1 0 1 0 59 1111 1110 01 0 0 1 0
10、1 0 60 1111 1111 00 0 0 1 0 1 0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页个人资料整理仅限学习使用1）时钟信号发生器：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，利用的2 个电容， 2 个电阻，产生稳定的“秒”脉冲f=1Hz）信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。2）计时器：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。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
11、，而又有一些状态维持时间超过10秒，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，而在显示是最好以人们习惯的数字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
12、 实现模 5 的倒计时。在将 74LS161 改装成其他模值时既可以采用同步清零法，也可采用异步置数法，但 0000不可能为有效状态，所以采用异步置数法完成不同模值转化的实现。首先对控制个位输出的74LS161设计按要求对系统的状态不同，即红绿灯的状态不同，个位的进制也就要求不精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页个人资料整理仅限学习使用同。用系统的状态量Q1,Q0 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
13、的进制是五 D0=(Q1Q0 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，当个位需进位， C01 变为 1，把个位的 CO1 置入十位的CP2。即完成一次循环，十位开始计数，其他时刻CO1=0，CP2=0，十位保持。设计时把 CO1,CO2 的分别接入主控电路的ENT 端，ENP 端。当完成一次计时，个位和十位同时完成循环，此时CO1=CO2=1,系统跳到下一个状态，红绿灯转换，计时器开始下一次计时。3）主控制器：根据计时器送来的信号，保持或改变电路的状，以实现对主，支干道车辆运行状态的控制。精选学习资料
14、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页个人资料整理仅限学习使用QA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10 L OAD9 CL R1CLK2U174LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10 L OAD9 CLR1CLK2U274LS161DU3A74LS04D21U3B74LS04D435VVCC5VVCCU4A1D21Q5 1Q6 1CLR13 1PR474LS74NU4B2D122Q9 2Q8 2CLR1311 2PR1074LS74NU5A7400
15、N123U5B7400N4565VVCC5VVCC74LS86D123U6A4）译码驱动电路：按照主控制器所处的状态进行译码，再驱动响应的信号灯，指挥主，支干道的行人和车辆。71261310915111214354ABCDLTRBIBI/RBOOAOBOCODOEOFOG74LS48DU3U5SEVEN_SEG_COM_KA B C D E F GCom5VVCC精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页个人资料整理仅限学习使用六、总电路图：VCCOUTU2555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRI
16、R14.7k|?R2150k|?C110nFC24.7uF345VCC5VVCC0VCC5VVCC2U474LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U174LS161NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U5A74LS139N1Y041Y151Y261Y371A21B31G1U7B74LS04NU8C74LS04NU9D74LS04NU10E74LS04NU6A74LS04N911131618U1774LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15
17、A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2VCC5VVCC5V07810X4 2.5 VX5 2.5 VX62.5 V 121415261R94.7| ?U2474LS48NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U25ABCDEFGCK373635343332313029282503940414243U27ABCDEF GCK44454647U2874LS48NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO448495051525354 5 56 5 7 583859
18、2420VCC19172327216VCC精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页个人资料整理仅限学习使用七、设计中遇到的问题和实验心得：在这次课程设计中，我遇到了一些问题，也学会了很多关于数字电路的东西，并对所用器件有了更深入的认识。首先，为了使线路简单在安装之前要对芯片的位置布置作一下分析，才开始连接。并按照电路进行合理的布置器件，另外，在调试过程中，要学会使用仪器去检测电路，刚开始我很快就将线认真的连好，但没有出现结果，我再用表去测电路 ,并找出了问题所在。其次，使我感悟最深的是数字电路设计需要的不仅是深厚的知识功
19、底和严谨认真的科学态度，更要有坚忍不拔的毅力和勇于探索的勇气。只有对所有的器件有很好的了解之后才能去选择正确的器件设计电路。好的电路设计不仅要求正确，而且要最简单，尽量在功能齐全的前提下减少所用器件的数量。另外，最好是接好一个模块后通电检测，有问题就检查修改电路，直到这一模块正常再对下一个模块接线。布线完成后，基本上可能不会一次性成功，接下来就该调试电路，这是一个很重要的环节。结果错误的可能原因有很多，可能是设计本身或是接线问题或接触问题，也可能是所用器件问题，我碰到的问题首先是电路图的问题，有一根线连错，更正后,出现了正常效果。最后，我认识到态度要端正，作风要严谨。对数字电路来说，逻辑性非常强，每一个环节都要弄得清清楚楚，有一点漏洞，结果都不可能出来。以上是我完成电子技术课程设计后的一些心得体会。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页个人资料整理仅限学习使用附录参考文献）1、电子技术基础 数字部分第五版）华中科技大学电子技术课程组编康光华 主编高等教育出版社 2、数字电路实验指导书西安邮电学院电子与信息工程系）张亚婷王利杨乐周丽娟郭华编精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页