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1、西安邮电学院 数字电路课程设计报告书 系部名称 ： 计算机系 学生姓名 ： 刘高龙（18） 专业名称 ： 网络工程 班 级 ： 网络0604 实习时间 ： 2008年 6月 2日至 2008年 6月 13日题目：交通灯控制系统 一、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，显示顺序为主干道方向 是绿黄红灯，支干道方向是红绿黄灯。 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 中主干道方向上绿灯亮的时间是30s，支干道方向上绿灯亮的时间是20s，黄灯 亮的时间都是5s。 选做： 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
2、殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。 4、用两组数码管，实现双向倒计时显示。 二、 设计方案 1、 实现红绿灯的交通管制功能； 2、 在红绿灯交换的前 5秒钟，有亮的黄灯，此时绿灯已灭； 3、 根据主次干道不同的车流量的需要，设计主干道的车辆通行时间为 30秒， 次干道的车辆通行时间为 20秒； 4、 另有数字倒计时装置，显示剩余时间。 5、原理图： 7474主控电路 时钟信号 显示电路 计时电路 次干道灯 主干道灯 6、时钟信号用时钟信号发生器 555产生，确保整个电路装置同步工作和实现定时工作。计时电路采用两个 74LS161 级联接受 CP 脉冲，实现同步计时， 其输出端通过与
3、非门与 74LS48 相连，在数码管上实现倒计时。由于输出端 输出不变，所以用 74LS74 控制输入端的输入信号，使其实现模 30、模 20、 模 5的转化。而 74LS74 自身也有一个循环，使 74LS161 的模值按所需的要 求变化。而六个灯由 74LS74 的输出端通过门电路直接控制。 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 74LS74 控制 74
4、 LS161 的输入端。当 74 LS74 的输出 Q 2 、Q 1 （令其为“A” 、 “B” ）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 AB 为 01时实现模 5计数器，此时主干道 的黄灯和次干道的红灯一起亮而主干道的绿灯熄灭；当 AB 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 AB 为 11时 实现模 5计数器，此时主干道的红灯和次干道的黄灯一起亮，次干道的绿 灯熄灭；然后 AB 再回到 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 74 LS161 的输出端通
5、过非门接入 74 LS48，利用它的反码输出在数码管上实现倒计时。在利用 74 LS74 的输 出来控制发光二极管，从而实现红绿灯的变化。 交通灯以4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的 四种状态编码为00、01、11、10，则控制器的工作状态及功能如下表所示， 控制器应送出主、支干道红、黄、绿灯的控制信号。 控制状态 信号灯状态 车道运行状态 00 主绿，支红 主干道通行，支干道禁止通行 01 主黄，支红 主干道缓行，支干道禁止通行 11 主红，支绿 主干道禁止通行，支干道通行 10 主红，支黄 主干道禁止通行，支干道缓行 三、器材清单1 555 一片 2 74LS74 一片
6、3 74LS161 两片 4 74LS48 两片 5 74LS04 三片 6 74LS00 一片 7 电容 4.7微法、0.01微法电容各一个 8 电阻 150K 欧姆一个、4.7K欧姆一个、 200欧姆四个 9 数码管 两个 10 发光二极管 六个 四、单元电路设计 1、秒脉冲发生电路： 用 555，两个电容，两个电阻实现。 电路图如下: 2、计时电路： 要以十进制输出，而又有一些状态维持时间超过10秒，则必须用两个 74LS161分别产生个位和十位的数字信号，它的CP端接秒脉冲。74LS161计数 器是采用加法计数，要得到倒计时，则在74LS161输出的信号必须经过非门处 理后才能接入数码
7、管的驱动74LS48，想到显示计时90，我采用0110- 1111这些状态为有效状态。 有效状态 0110-0111-1000-1001-1010-1011-1100-1101-1110-1111 取非 1001-1000-0111-0110-0101-0100-0011-0010-0001-0000即 9-8-7-6-5-4-3-2-1-0 3、模 10倒计时的实现。 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 同。本人利用系统的状态量Q1,Q2控制74LS161的置数端D0，D1，D2，D3。当 系统处在Gr或Rg状态时，个位的进制是
8、十（模10） ，即逢十进一，当系统处 在Yr或Ry状态时，个位的进制是五（模5） ，即逢五进一，模10时，有效状 态为0110，0111，1000，1111，置D3，D2，D1，D0为0110，模5时有效状态 为1011，1100，1101，1110，1111，置D3，D2，D1，D0为1011，由此有： Q1 Q2 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 当状态为1111时，此时进位输出为1，它的CO非接入置数端LD。 控制十位输出的74LS161设计 同设计控制个位输出的74LS161基本类似，本人用系统状态量
9、Q1,Q2控制十位 74LS161的置数端D3，D2，D1，D0。当系统处于Gr状态时置D3，D2，D1，D0 为1101，当系统处于Yr或Ry时置D3，D2，D1，D0为1111，当系统处于Rg时 置D3，D2，D1，D0为1110，有： Q1 Q2 D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 故，D3=D2=1 D1=Q1+Q2 D0=Q1！+Q2 同理我们将CO2非接入置数端LD，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，本人通过控制十位的ENT2,ENP2端实现 这一功能，把个位
10、的CO1接入ENT2,ENP2接1，当个位需进位，即完成一次循 环，CO1为1，则ENT2=ENP2=1,十位开始计数，其他时刻CO1=0,则 ENT2=0,ENP2=1，十位保持。设计时把CO1,CO2的与非接入主控电路的双上升沿D触发器的，当完 成一次计时，个位和十位同时完成循环，此时RCO1=RCO2=0,（其它时刻为1） cp出现一下降沿，触发器计时，即系统跳到下一个状态，红绿灯转换，计时器 开始下一次计时。 4、 数字显示电路：我们用数码管将计时器产生的信号以数字形式显示出来，其中包括接数码管 的驱动74LS48。用 74LS161 实现，由于74LS161的输出端按00011011
11、 一直循环下去，所以可以利用QB、QA作为状态输出端。如图5、倒计时电路：用 74LS161，74LS48 ， 7404，数码管，电阻。如图6、 红绿灯显示电路： 主控电路的输出（Q1和Q2）决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。 如亮用1表示，灭用0表示，则有， Q1 Q2 主红(R) 主黄(Y) 主绿(G) 支红(r) 支黄(y) 支绿(g) 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 所以， R=Q1, Y=Q1！Q2 G=Q1！Q2！r=Q1! y=Q1!Q2 g=Q1Q2 上面红绿灯的状态完全由Q1
12、和Q2控制,采用74LS74双上升沿D触发器来实 现.五、总体电路图：六、各单元电路波形图： 七、调试过程中的问题： 1、在电脑上仿真实现设计电路的功能后，开始在面包板上布线，按照电路图连 接好电路，结果却不能实现所设计的功能，于是检查错误，但由于自己布线相 当混乱，检查错误很困难，稍微一分神就找不到该检查的线路了，无奈之下， 拆了重新布线，总结经验，这次布线很整齐。 2、重新布线后还是有部分功能不能实现，按照分块再次检查错误，最后发现是 74芯片和高位48芯片坏了，换掉芯片再次调试，还是有问题，再次仔细检查 线路，发现没有任何问题，自己检查不出来了，找同学帮忙，那个同学说有可 能是芯片与面包
13、板接触有问题，他在芯片上按了按，果然一切正常了。所以面 包板的质量很重要。 八、设计心得体会： 两周实习，使我的动手能力大大增强，对数字电路有了更深层次的了解， 同时让我对数字电路的实现产生了浓厚的兴趣，总结出了一些实现过程中的流程和应该注意的问题，比如在你打算布线前应该首先检查所用的器件，检查无 误后再进行布线，我就曾这个问题上浪费了整整一天时间。布线一定要规整， 这样才能在出现问题后更快、更容易地检查错误。 实习也暴露出我身上的很多问题，比如理论极其匮乏，对于这方面，在以 后的学习中我会尽量填充，因为一个人的理论知识很差劲的话是设计不出电路 的，即使他的动手能力很强也只能是照搬别人的。另外
14、，在电路的设计过程中， 一定要有耐心，而且要细心，这样才能保证设计出来的电路的成活率。 最后，我觉得交流也是很重要的，某些错误你不容易检查出来，但其他人 可能一眼就能看出来，所以要多交流。 感谢在实习过程中给过我帮助的同学和老师！ 九、参考文献： 1、 数字电路逻辑设计 （脉冲与数字电路 第三版）王疏银 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 3、 高级逻辑器件与设计.第一版. 齐怀印、卢锦编著. 北京：电子工业出版社，1996年西安邮电学院 电信 系 数电课程设计 过程考核表 学生姓名 刘高龙 班级/学号 网络 0604
15、/18 承担任务实验室（单位） 电子信息工程 所在部门 电信系 实施时间 2008年 6月 2 日 2008年 6月 13日 第一周 集中讲解设计的目的及要求；介绍系统设计的一般方法和步骤； 介绍部分逻辑器件及其应用；布置课程设计题目；分析设计中 可能出现的问题。学生选题,查阅资料，设计电路;教师准备器 材、工具等，同时为学生检查电路设计、辅导答疑。学生完成 原理图设计及接线图设计。教师审阅，开始发放元器件及工具。 学生进行电路安装、调试；教师继续答疑并补发元器件。 具体内容 第二周 学生继续安装调试，调试成功的学生可选做第二课题；验收调 试成功的学生。验收通过的学生整理、上交工具，写出设计报
16、 告；召开课程设计总结交流会，总结交流学生在课程设计中具 有特色的设计思想和先进的调试方法。 指导教师（师傅）姓名 党剑华 职务或职称 高工 学习态度 认真 一般 不认真 学习纪律 全勤 偶尔缺勤 经常缺勤 指导教师（师傅） 对学生的评价 实践能力 很强 一般 较差指导教师（师傅）对学 生专业知识或社会实践 能力等情况的意见 指导教师（师傅）签字 年 月 日 西安邮电学院 电信 系 数电课程设计 成绩鉴定表 学生姓名 刘高龙 班级/学号 网络 0604/18 进行时间 2008年 6月 2 日 2008年 6月 13日 与教学任务计划结合程度（10分） 与专业培养结合程度（6分） 学习内容 （20分） 其它（4分） 实践能力（10分） 学习态度（6分
