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1、计算机科学学院课程设计报告课程 数字逻辑 题目用 74LS190 在 Multisim101上实现简易交通灯功能年级 2008级专业计算机科学与技术学号学生 任课教师2010 年 6 月 15 日课程设计报告目录1 课题概述 11.1 功能概述11.2 总体结构框图11.3 分工（有则写，没有就不写）22 详细设计和实现 22.1 方案设计22.2 电路图62.3 测试方案73 设计结果及错误分析 83.1 设计结果83.2 结果分析93. 3 改进思路104 心得 104.1 调试心得104.2 合作心得错误！未定义书签。5 参考资料 10设计题目用 74LS190 在 Multisim 1
2、0.1 上实现简易交通灯功能学生：孙思丹 （学号：08061019 ） 指导教师（签名）：1 课题概述1.1 功能概述1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向车道和南北方向车道两条交叉 道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为50 秒。时间可设置修改。2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5 秒钟，才能变换运行车道；3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示 器进行显示（采用倒计时的方法）。5、同步设置人行横道红、绿灯指示。1.2 总体结构框图1.3 分工（有则写，没有就不写）2 详细设计和实现2.1 方案设计2.1.1
3、信号灯转换器两方向车道的交通灯的运行状态共有4种（因人行道的交通灯和车道的交通灯是同步的 ,所以暂时先 不考虑），如图1-2所示 OO 00ooeooo状态2p南北方向 飞 绿灯亮OOO信号灯状态与车道运行状态如下： so：东西方向车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行，人行 道通行S1：东西方向车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行52 :东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；南北方向车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行53 :东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；南北方向车道的黄灯亮，
4、车道缓行，人行道禁止通行Ga=l：东西方向车道绿灯亮Ya=1 ：东西方向车道黄灯亮Ra=1：东西方向车道红灯亮，人行道绿灯亮；南北方向人行道红灯亮Gb=1:南北方向车道绿灯亮Yb=1:南北方向车道黄灯亮Rb=1:南北方向车道红灯亮，人行道绿灯亮；东西方向人行道红灯亮选JK触发器，设状态编码为：S0=00Sl=01 S2=llS3=10,其输出为QI QO,则其状态表为：表 1-3 激励函数和输出函数真值表现态次态激励函数输出Q n1Q n0Q n+11Q n+10J2K1J2K1GaYaRaGbYbRb00010d1d10000101111dd00100011110d0d10011001000
5、d10d001010Kl=y2 。R2=y2 丫1 ; Yb=： * ; Gb=W。由上表，玄得：J2=yi; K2=二;JI二二; Ra二二二;Ya= 二;Ga=y2=K1 ;电路接法如下：图 1-42.1.2 倒计时计数器十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1,计数方式工作，直至减到数为“5”和“0”十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。在倒计时过程中计数器还向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号TO。倒计时显示采用七段数码管作为显示，它由计数器驱动并显示计数器的输
6、出值。计数器选用集成电路74190 进行设计较简便。74190是十进制同步可逆计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功表 1-4 74190 的状态表Kpace图 1-5现选用两个74190芯片级联成一个从99倒计到00的计数器，其中作为个位数的74190芯片的CLK接CTEND/UCLKLOADA B C DQAQB QCQD0XX0X X X XAB CD01P0S1X X X X减计数00P0S1X X X X加计数1XXXX X X XQa0Qb0 Qc0Qd0BVCCQBAQACLK匚 TEN7
7、R匚了U/D;MAX/MINQCQDCNDDBVCCQBAQACLKCTENLJ/TiMAX/MINQCLOAEyQDCNDE7419U秒脉冲发生器(频率为1),再把个位数74190芯片输出端的QA、QD用一个与门连起来,再接在十位数74190芯片的CLK端。当个位数减到0时，再减1就会变成9，0 (0000)和9 (1001)之间的QA、QD同时由0 变为1,把QA、QD与起来接在十位数的CLK端，此时会给十位数74190芯片一个脉冲数字减1,相当于借 位。具体连接方法如图 1-5所示。信号LD由两个芯片的8个输出端用或门连起来，决定倒计时是置数，还是计数。工作开始时，LD为 0,计数器预置
8、数，置完数后，LD变为1,计数器开始倒计时。当倒计时减到数00时，LD又变为0,计数 器又预置数，之后又倒计时，如此循环下去。cCI&VfKey = 十位Key =Key = D 十世?Key = C十位fkey =A f十傥?Key = ECKey =C Key = G督世牛證图 1-6预置数（即车的通行时间）功能：如图1-6所示，8个开关分别接十位数74190芯片的D、C、B、A 端和个位数74190芯片的D、C、B、A端。预置数的范围为698。假如把通行时间设为50秒，就像图1-5的 接法，A接0, B接1, C接0, D接0, E接0, F接1, G接0, H接1。（接电源相当于接1,
9、悬空相当于接 0）向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0：T0表示倒计时减到数“00”（也即绿灯的预置时间，因为到00时，计数器重新置数），T0=1,此时T0 给译码器一个脉冲，使信号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。接法为：把两个74190 计数器的 8 个输出端用一个或非门连起来。T5表示倒计时减到数“05”时。T5=1,此时T5给译码器一个脉冲，使信号灯发生转换，绿灯的变为 黄灯，红灯的不变。接法为：当减到数为05”（0000 0101）时，把十位计数器的输出端QA、QB、QC、 QD连同个位计数器的输出端QB、QD用一个或非门连起来，再把这个或非门与个位计数
10、器的输出端QA、 QC 用一个与门连接起来。2.1.3 黄灯闪烁控制 要求黄灯每秒闪一次，即黄灯0.5秒亮，0.5秒灭，故用一个频率为2的脉冲与控制黄灯的输出信号 用一个与门连进来，再接到黄灯。2.2 电路图b匸：工2.3 测试方案1、根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有4个时间显示器。但由于4个时间显示 器是由同一个倒计时计数器控制，所以我在设计图1-8电路的过程中，为了简化电路使画图 看起来更加清晰，就只接了1个时间显示器。人行道的红绿灯跟车道的红绿灯是同步的，分别是：东西方向人行道的绿灯接车道的红 灯，红灯接南北方向车道的红灯；南北方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接东西方向车 道的
11、红灯。在图1-8电路中就接了 10个灯。2、点击启动按钮，然后再打开总开关，便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把 通车时间设为50秒，打开总开关，东西方向车道的绿灯亮，人行道的红灯亮；南北方向车 道的红灯亮，人行道的绿灯亮。时间显示器从预置的50秒，以每秒减1,减到数5时，东 西方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，其余灯都不变。减到数1时，1秒后 显示器又转换成预置的50秒，东西方向车道的黄灯转换为红灯，人行道的红灯转换为绿灯; 南北方向车道的红灯转换为绿灯，人行道的绿灯转换为红灯。如此循环下去。3、修改通车时间为其它的值再进行仿真（时间范围为698秒），效果同3 一样，总开关
12、一 打开，东西方向车道的绿灯亮，时间倒计数5,车灯进行一次转换，到0秒时又进行转换， 而且时间重置为预置的数值，如此循环。3 设计结果及错误分析3.1 设计结果注：10个灯中，左边5个表示南北方向的3个车道灯和2个人行道灯；右边5个灯表示东西方向的灯。3.2 结果分析该设计结果基本实现了要求中的功能，但离实际应用还有一定差距。不足之处是，此电路不 能根据实时路况来合理的控制各方向车道的通行时间。这方面还有待改进。3. 3 改进思路为了弥补上述不足之处，可以如下改进：新增2个开关，用来表示东西和南北两方向的路况，1表示拥挤，0表示车道路顺畅。 再设计一个反馈电路，当某一方向路况控制开关为1 （即
13、拥挤时），实现适当延长该方向 车道绿灯的亮的时长的功能（例如，可增加30秒，此时倒计时器即从80秒开始倒计时）。4 心得4.1 调试心得1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中， 我总共想过两个方案，另一个方案弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。所以我又花了 几天的时间做出这个方案，这个相对另一个方案比较简单，包括电路原理和连接，和芯片上 的选择。这个方案总共只用了四个芯片，分别为2个74LS190计数器，2个JK触发器。2、本次设计的不足之处就是，不能够根据路况的实际情况来控制各道路的同行时间。 比如，某一方向的车辆较少时，应当放松一个指令给上级处理系统，
14、作为一个实际路况的反 馈，然后适当减少该道路方向的可通行时间（也即减少绿灯亮的时长）。而当某一方向车辆 拥挤时，应适当延长该方向车灯绿灯时长。故此次设计的电路做的不够完善，不能应用到实 际应用中。3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老 是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。认识来源于 实践，实践是检验真理的唯一标准。课程设计对我们的学习也有着不可忽视的作用。4、通过本次课程设计我学到了很多新的东西，极大地拓宽了我的知识面锻炼了能力， 综合素质得到较大提高，我感到收获不小。也发现了大量问题，有些在设计过程中已经解决， 有些还要待今后慢慢学习，只要学习就会有更多的问题，有更多的难点，但也会有更多的收 获。我又学会了一
