《数字电子技术课程设计交通灯.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电子技术课程设计交通灯.docx（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第一章 设计思路1.1 设计任务与要求设计一个十字路口交通灯掌握电路，要求甲车道和乙车道两条穿插道路上的车辆交替运行，每次通行时间 25 秒；要求黄灯先亮 5 秒，才能变换运行车道；黄灯亮时要求每秒闪亮一次。1.2 设计分析用交通灯掌握十字路口的车辆通行，绿灯通行，黄灯缓行，红灯停顿，每次通行 25 秒，则要求绿灯每次亮 25 秒。绿灯亮 25 秒后变成黄灯，黄灯再亮 5 秒，当甲车道亮绿灯时， 乙车道红灯亮，那么当甲车道亮黄灯时，车辆缓行，此时乙车道不能通行，故亮红灯，所以红灯亮 30 秒。黄灯闪亮，只需将黄灯的掌握信号与时间的秒信号相与即可。1.3 设计原理与框图为了确保十字路口的车辆顺当
2、、通畅地通过，往往都承受自动掌握的红、黄、绿的交通灯来进展指挥。其中红灯亮，表示该道路制止通行；黄灯亮表示该道路上未过停车线的车辆制止通行，已过停车线的车辆缓慢通行；绿灯表示该道路允许通行。交通灯的掌握系统框图如图 1-1 所示：南北方向NS GYR时标分系统控制电路倒 计 时显示频东西方向EWGYR图 1-1它主要由掌握器、分频器、倒计时器和时标等局部组成。时标以秒脉冲发生器产生，倒计时器显示两组信号灯的掌握时间，分频器将时标秒信号进展五分频，并将信号供给应掌握器，掌握器是系统的主要局部， 由它掌握倒计时器，和红绿黄灯的显示状况。其次章 总体设计方案（1） 两车道的运行状态共 4 种，如表
3、2-1 所示掌握器状态信号灯状态车道运行状态准时间S000南北绿，东西红南北通行，东西制止通行(5t)S101南北黄，东西红南北缓行，东西制止通行(t)S211南北红，东西绿南北制止通行，东西通行(5t)S310南北红，东西黄南北制止通行，东西缓行(t)表 2-1掌握器工作状态及其功能表中设南北方向的红、黄、绿灯分别为 NSR, NSY,NSG; 东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR, EWY, EWG。它们的工作方式，有些必需是并行进展的，即南北方向绿灯亮， 东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。应满足两个方向的工作时序，即东西方向亮红灯的时间应等于南
4、北方向亮黄、绿灯时间之和。同理，南北方向亮红灯的时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。本方案取时间 t=5s，则南北、东西方向亮绿、黄、红灯时间分别为 25s、5s、30s。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。（2） 十字路口要有数字显示作为时间提示，以便利人们更直观地把握时间。具体应为当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1 计数方式，直至减到数为“0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环完毕，而进入下一步某方向的工作循环。例如当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为 30，并使计数器开头减“1” 计数。当减到绿灯灭而黄灯亮闪耀时，数显示应为 5，当减
5、到“0” 时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数显为 30。时序工作流程图如图 2-2 所示：S0=0030sS1=015sS2=1030sS3=1125s图 2-2(3)时标直接由集成的时钟信号源供给 1s 的单位秒脉冲；倒计时器由 4 块 74LS192 两两组合，分别记录南北、东西方向的通行状况， 数字显示由四块集成的 4 输入端数码管担当；时间 t=5s，有 74LS161 的五分频信号供给；掌握器由 2 块 74LS194 组成扭环行 12 进制计数器，供给红黄绿灯的掌握信号，再由集成的虚拟交通灯模拟红黄绿的显示状况。第三章 单元电路设计3.
6、1 时标电路秒脉冲由如图 3-1 所示的集成时钟信号源供给，本方案信号源承受 5V 的电压，它是整个电路的基准时间信号，它的秒脉冲直接供给应分频器 74LS161，并触发其工作。3.2 分频电路图 3-1该分频电路为五分频，具体设计状况如图 3-2 所示：XSC1GV1U1ATABCD74LS04D60 HzU55 V3456710912A B C DENP ENTLOADCLRCLKQA14QB13QC12QD11RCO1574LS161DVCC5V图 3-24 位同步二进制计数器 74LS161 的封装及功能表见附录，将芯片的始能端ENP、ENT，清零端低电平有效，电源端接 5V高电平，
7、输出端QC 五进制的进位端通过 74LS04 非门反响给置数端LOAD低电平有效，输入端A、B、C、D 均接地低电平，计数器从 0 开头计时，当计数到 4 时，输出端 QC 为 1高电平，此时置数端 LOAD 有效，输入端重置为 0，如此循环，计时器反复从 0-4 计五个数， 该过程中CLK,QA,QB,QC 的波形依次如图 3-3 所示：图 3-3由波形图可知图 3-2 中的计数器是下降沿触发的，QB,QC 均为五分频信号，本方案中选择QC 信号并输入给下级的核心掌握电路，作为 74LS194 的触发信号。3.3 核心掌握电路及显示计数器输出南北方向东西方向掌握电路局部由两块 74LS194
8、 组成扭环行 12 进制计数器，然后经74LS04 的非门与 74LS08 的与门译码，输出给十字路口南北、东西两个方向的信号灯，其中的黄灯信号与时标秒信号相与即可获得每秒闪亮一次的信号。扭环行计数器的状态表如下所示Q0Q1Q2Q3Q4Q5NSGNSYNSREWGEWYEWR00000001000011100000100001211000010000131110001000014111100100001511111001000161111110011007011111001100800111100110090001110011001000001100110011000001001010依据状态
9、表，可列出东西、南北方向绿、黄、红灯的规律表达式： 东西方向绿：EWG=Q4Q5黄：EWY=Q4 Q5(EWY=EWYCP) 红：EWR=Q5南北方向绿：NSG=Q4 Q5黄：NSY=Q4Q5(NSY=NSYCP)红：NSR=Q5具体电路图 3-4 设计如下图：图 3-474LS194 四位双向移位存放器的引脚与功能表见附录，将其中一片 74LS194 的QD 接至另一片的SR，将另一片的QA 接到这片的SL， 同时把两片的S1、S0、CLK 和CLR 分别并联即可变成 8 位的双向移位存放器，如上图所示电路只承受右移功能，故只将左边的74LS194 的QD 接至右边的SR，再降右边输出端的Q
10、B 接方向器非门反响给左边的SR，作为右移的输入信号，从而行成扭环12 进制计数器，另上图两片 74LS194 输出端的QA、QB、QC、QD 从左至右分别为Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8。按东西、南北方向绿、黄、红灯的规律表达式连接成上图所示电路的右边局部，黄灯闪亮则需将EWY 和NSY 分别与时标信号相与。图中上面的交通灯模拟东西方向，下面的则模拟南北方向。另外，S0、CLR 接高电平，S1 接低电平，CLK 接上级的五分频信号。并将东西、南北方向的黄灯信号与时标秒脉冲相与(EWY=EWYCP 和NSY=NSYCP) 的反向信号分别输出给下级南北、东西方向倒计时器的置
11、数端，东西、南北反向的红灯信号和时标秒脉冲的与信号分别输出给下级南北、东西方向倒计时器，作为触发信号。3.4 倒计时显示电路电路具体设计如图 3-5 所示，左边两块 74LS192 和集成数码管记录和显示南北方向红灯亮的时间，右边两块 74LS192 和集成数码管记录和显示东西方向红灯亮的时间。将低位 74LS192 的借位输出端(BO) 和进位输出端(CO)分别接至高位的减计数时钟输入端(DOWN)和加计数时钟输入端(UP)，组成两位十进制计数器。本计数器用来倒计时， 将减计数时钟输入端(DOWN)，接上级相应掌握电路红灯信号和时标秒脉冲的与信号，低位的加计数时钟输入端(UP)接 5V 的高
12、电平，置数端接上级相应掌握电路黄灯信号与时标秒脉冲相与的反向信号，置数输入端都置成 30，异步清零(CLR)接地低电平。图 3-5第四章 电路总图_D E RG_DIXD9E2_H1CLD91 SNWOD4EELLGGIINN4_SUT0TD4US9S HHGG4_LLALIIIIU257CCFFDFFAATT40RR4SDU 47212331U7623_D E RG_DI2XD_HE 91DSOC OBDQ CQ BQ AQPU5RLC 41DAOL 11D9C 01B1A 51AL2847D80U0DS4LS47LA7186D0A7 S7A 0UU1 2U L44DD 07USD 0880
13、DSS44LL77A17A8U1U4D800DSLSC 51 LNWOD408LA4LD U 47212231U7623_D E RGOC OBDQ CQ BQ AQPU5RLC 41DAOL 11D9C 01B1A 51S43742AL7U1A 2U4D07US4LD9748A1S4UL7471A 1UKLC 11RLC11S 010S9RS2LS7_DIXD9E2_H1CLD41 SNWOD4D86 SA 072U L421 DQD631 CQC541 BQB451 AQA31UDU 47212131U762D3_E RG_DI2XDH_E 91OC OBDQ CQ BQ AQPU5RLC
14、 41DAOL 11D9C 01B1A 51AJ2=eyKD 40 S L4A728U4 3 2 1 54DS194L 721 DQ31 CQ41 BQ51 AQKLC 11RLC11S 010S9RS2LS7D6C5B4A3CLD31 SNWOD41 1 1 1 1A B C D ODDU 47212031U7623OC OBDQ CQ BQ AQPU5RLC 41Hz0DAOL 110 VD91 51C 01B1A 51VQ Q Q QU5A B C D 3 4 5 6CRA RDN NL CLP T O L KE E C7 01 9 1 21614S L7CVC 5V第五章 元件清单第六
15、章 接线与调试画好电路原理图已经是件不易的事了，然接下来的接线与调试也决不是易事。先是按原理图领试验箱、接线图和必需芯片，领芯片的时候就出洋相了，和很多一样每个门电路都写一块芯片，试验室的教师开玩笑道：这拿完家底都不够呢！接着就是和同组的同学接线，反反复复接了两三次，一连也接了两三天。接线确定是个技术活，一是要对试验箱的各个必需的模块有个大致了解。如电路板的等位点的分布，试验箱的开关按钮的用法，这是每组都需清楚的，我们这次做的课题是交通灯，那么数码管、模拟交通灯也是必需要了解的。二是把线插稳、芯片插好，就一般的直直的插进去很简洁脱落，所以插时用镊子将线头做适当的弯曲是必要的，芯片是要先对准孔再
16、插，用力不能过大， 不然简洁损坏引脚。三是了解芯片的管脚排列，同学们这次用的芯片型号多种，但引脚数目只有两种，即 14 和 16。每块芯片都有个缺口， 14 引脚的芯片从的下方第一个引脚开头编号依次为 1、2、3、4、5、6、7，上方从远离缺口的那个引脚开头依次为 8、9、10、11、12、13、14。16 引脚的芯片排列同理。还有个相像的地方，即缺口上方的 16 号和 14 号引脚都是芯片的电源端，缺口下方最终的 8 号和 7 号引脚都是芯片的接地端。其他的引脚则多少有些不同了，然有点芯片引脚间还是有些规律性的排列的，如门电路芯片。接线时原理图中芯片上的编号与实物的芯片编号是一一对应的，接线
17、时明白这一点很重要。最终是查错与调试电路，电路可以分模块调试，如交通灯，我们接好倒计时与其显示电路后，将置数端接地，检验其置数功能。接完整个线路后，通电播通开关，即可调试整个电路了，假设没到达抱负的结果，可以照着电路图一个引脚一个引脚的查错，错线改正，缺线补上。原理图的实现，需要正确的接线，固然要是有个清楚简明的原理图也会事半功倍。第七章 心得体会两周的课程设计，不知不觉中到了该划句号的时候了。从开头接课题，到设计图纸，到接线实物。一步一个脚印，现在想想仍是那么清楚可见。头个星期一班长就把我们组召集来见教师，教师很帅气。他就给我们布置了两个课题数字钟和交通灯，两人一组，自选课题。听教师的口气数
18、字钟是要简单些的，心里默叨：我要挑战数字钟。接下来两三天都过去了，图纸还没敲定，武断换了自认为简洁的交通灯。事后， 对这个打算圆满过，但我不懊悔，更没再放弃。实际上的交通灯也没想象中的简洁，回想那些日子的坚韧，就算再怎么搞不出图纸，也没再轻易放弃。而是，看参考书目，读人家课设报告。最终，敲定书上的一个交通灯案例，借它的思路，用自己手头拥有的芯片，模块化设计，实现交通灯的功能。事实证明：我对了。接线的调试，图纸的实现，也不是个轻易活。按调试好的图纸接线，和组员合作，我念线头他插接，每每到了最终的几条接线时，心跳加快，呼吸急促。不禁问：期盼的结果会消灭不，等待结果的时分是那么地让人感动不已啊！第八
19、章 附录芯片引脚与功能表 4 位同步二进制计数器 74LS161 的引脚及功能表输 入输 出CR0CPLDCEPCETD3D2D1D0Q30Q20Q10Q0010dcbadcba110Q3Q2Q1Q0110Q3Q2Q1Q01111状态码加 1 双向移位存放器 74LS194 的引脚与功能表 双时钟十进制同步加/减计数器 74LS192 引脚图与功能表参考文献数字电路与可编程技术试验教程/吴俊鹏，孟昭林，附小晶主编哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2023.3电子技术根底试验与仿真/孙胜麟，郭照南主编长沙：中南大学出版社，2023.10数字电子技术根底/阎石主编；清华大学电子学教研组编.-5 版.- 北京：高等教育出版社，2023.52023 重印