1、西安郵電學院數字電路課程設計報告書交通燈控制器系部名稱通信工程系學生姓名專業名稱通信工程班 級通工0503班時間07年12月10日至07年12月21日 一、 任務要求1 在十字路口的兩個方向上各設一組紅黃綠燈，顯示順序為其中一方向是綠燈，黃紅，紅燈。另一方向是紅燈，綠燈，黃燈。2 設置一組數碼管，以倒計時的方式顯示允許通行或禁止通行時間，其中一個方向上綠燈亮的時間是20s，另一個方向上綠燈亮的時間是30s，黃燈亮的時間都是5s。3 選做：當任何一個方向出現特殊情況，按下手動開關，其中一個方向常通行，倒計時停止。當特殊情況結束后，按下自動控制開關，恢復正常狀態。4 選做：用兩組數碼管，實現雙向倒

2、計時顯示。二、總體方案交通燈控制系統可分為：時鐘產生電路，狀態產生電路，交通信號顯示電路和時間信號產生電路。外部硬件電路包括兩組紅綠黃燈（配合十字路口的雙向指揮控制），一組自動控制開關（針對交通警察指揮交通控制使用），倒計時顯示器（顯示允許通行或禁止通行時間）。交通燈框圖設計原理： 時鐘信號產生電路主要由555定時器組成震蕩器，產生穩定的脈沖信號，送到狀態產生電路，狀態產生電路根據需要產生一定的“0” 、“1 ”信號。這些信號通過時間顯示電路轉化成時間信號，在通過數碼管顯示時間。同時這些信號通過交通燈顯示電路轉化成6個獨立的交通燈信號，用二極管代替交通燈，實現紅綠黃燈之間的轉換。其中主干道綠燈

3、顯示30秒，黃燈顯示5秒，支干道綠燈顯示20秒，黃燈顯示5秒。根據設計主、支干道信號一次循環需要60個信號，所以用2個74ls161級聯實現，u1代表低位芯片，u2代表高位芯片，取反碼容易實現后面的時間顯示代碼，以進行倒計時，其真值表如圖所示。 u2d3c2b1a0，u1d3c2b1a0分別為7ls161高、低位輸入信號.“0”為低電平，“1”為高電平，二極管在高電平的時發光，低電平的時不發光。序號狀態u2 u1 u2 u1時間序號東西南北d3c2b1a0 d3c2b1a0d3c2b1a0 d3c2b1a0綠黃紅綠 黃紅 01001101 0110 0010 10012910000102110

4、1 01110010 1000 28100001031101 10000010 0111 27100001041101 10010010 011026100001051101 10100010 010125100001 : : : : : :111110 01100001 100119100001121110 01110001 100018100001 : : : : : : : : : : :211111 0110 0000 100109100001221111 0111 0000 100008100001 : : : : : :27 1111 1100 0000 0011031000012

5、8 1111 1101 0000 001002100001291111 11100000 00010110000130 1111 1111 0000 00000010000131011111 1011 0000 010004010001321111 11000000 0011 03010001331111 11010000 0010 0201000134 1111 11100000 000101010001351111 11110000 0000000 1000136111110 0110 0001 100119001100371110 0111 0001 100018001100 : : :

6、 : :46 1111 0110 0000 100109001100 : : : : : : : : 531111 11010000 00100200110054 1111 1110 0000 00010100110055 1111 1111 0000 0000 00 0 011005610 1111 1011 0000 01000400101057 1111 1100 0000 00110300101058 1111 1101 0000 00100200101059 1111 1110 0000 00010100101060 1111 1111 0000 000000001010用g表示主干

7、道的綠燈，y表示主干道的黃燈，r表示主干道的紅燈，用g表示次干道的綠燈，y表示此干道的黃燈，r表示次干道的紅燈,則燈的表達式為： _ _ _ _ _ _g=q2 q1 , y=q2q1,r=q2,g=q2q1,y=q2 q1,r =q2 ，d=y+y,c=d,b=0,a=d d=1,c=1,b=g,a=g三、單元電路的設計：1. 秒脈沖信號發生器 產生穩定的“秒”脈沖（f =1hz）,確保整個電路裝置同步工作和實現定時控制。由1個555定時器，1個0.01uf電容，1個4.7 uf電容，1個5.1k電阻和1個150k電阻。其電路圖如圖所示：2.控制器：控制器是電路的核心部分，用74ls74作為

8、控制器，讓他直接控制交通燈，而燈的持續時間由控制器的脈沖來控制，由真值表可以知道控制器的脈沖是由計時器的計時狀態決定的，如下圖所示：3.計時器：根據設計，主干道綠燈顯示30秒，黃燈顯示5秒，支干道綠燈顯示20秒，黃燈顯示5秒。主、支干道信號一次循環需要60個信號，所以用2個74ls161級聯實現計時，仿真中只有163，所以如圖所示：4、譯碼器由于我設計的是倒計時，所以在經過譯碼器之前必須用“非門”取其反碼在經過譯碼器，這樣七段顯示譯碼器顯示的將是倒計時，如下圖所示：5、用到器件：主要芯片數量/個主要器件數量/個74ls1612數碼管274ls481二極管774ls042限流電阻474ls001

9、4.7uf電容174ls0810.01uf電容1555定時器1150k電阻 174ls7415.1k電阻16、該設計方案的優點：該設計方案用的期間都限制在老師要求的范圍內，而且用到的器件較少，設計簡潔，主要功能全部實現，達到了節省高效的目的。而且實際操作過程中比較簡單，不容易出現連線錯誤。7、該設計方案的缺點：模塊的獨立性不好，一個受一個控制過于緊密，一個模塊的錯誤可能導致其他錯誤。設計的每種狀態可以保持要求的時間，但并未設想得從29變道00，而是數碼管顯示00時，狀態已經跳轉，但這個通過改進可以克服這一弱點。四、總體電路圖交通燈電路如圖下所示：五、關鍵電路波形圖六、調試過程中的問題1、時鐘信

10、號產生電路連接后不知其是否正常工作。 把萬用表調到5v電壓檔，萬用表負極接地，正極接555定時器“3”針腳，芯片通電后，看電壓變化是否變化明顯，大概在4.7v左右和0.3v左右兩個數字變化。 2、狀態產生電路工作不正常 首先檢查芯片供電是否正常，其次檢查是否有脈沖信號輸入，然后檢查級聯是否正確，用低位片的進位端“rco”接高位片的“ent”“enp”端，每個芯片的進位端“rco”取反后接各自置入端“load”，檢查置入的數字是否正確，最后用萬用表檢查輸出端電壓是否有明顯變化。 3、數碼管不能正常顯示 首先檢查譯碼芯片74ls48是否接線正常，然后檢查各針腳對應輸出是否正確，最后檢查數碼管接線是

11、否正確。 4、數碼管七段中某些段不亮 檢查接線是否正確，對應針腳電壓是否變化七、分析總結通過這兩周的課程設計實習，使我感悟最深的是數字電路設計需要的是深厚的知識功底和嚴謹認真的科學態度。只有對所有的器件（譬如芯片）有很好的了解之后才能去選擇正確的器件設計電路。好的電路設計不僅要求正確，而且是最簡單的，對整體電路來講是最簡的，盡量在功能齊全的前提下減少器件的數量。另外對于電路本身存在一個安全穩定性問題,所以在面包板上接線時，盡量用一根導線將輸出和輸入接通，因為導線中間每斷一次都是電路的一個安全隱患。當覺得電路設計方案沒有問題時就可以在面包板上接線了，這期間不能馬虎，一個管腳線接錯都可能導致結果出

12、不來。在設計組裝過程中最好是組裝一個模塊檢查一個模塊這樣會使得電路能夠完整，以便在以后的出錯中能夠迅速檢查出錯誤的來源。我在調試過程中發現紅綠燈狀態與時間顯示的狀態錯位這一異常現象，經過調試，原來我是將兩片74161的與接到主控電路觸發器的時鐘上，當需改變系統狀態時，兩與為1，出現一個上升沿，而觸發器卻是下降沿觸發，所以紅綠燈提前一個狀態，當把兩的與非接入觸發器的時，系統正常。最后，非常感謝在這過程中給我指導幫助的老師和同學！八、參考文獻1.王锍銀主編，數字電路邏輯設計，高等教育出版社2.高書莉主編，數字系統設計，北京郵電學院出版社 西安郵電學院 通信工程系 電子設計過程考核表學生姓名薛佳佳班

13、級/學號通工0503/11承擔任務實驗室（單位）電子技術教研室所在部門通信工程系實施時間2007年12 月 10 日 2007年12 月21 日具體內容第一周星期一上午：集中講解設計的目的及要求；布置課程設計題目；分析設計中可能出現的問題。星期一下午星期二:學生選題,查閱資料，設計電路;教師準備器材、工具等，同時為學生檢查電路設計、輔導答疑。星期三：學生完成原理圖設計及接線圖設計。教師審閱，開始發放元器件及工具。星期四星期五：學生進行電路安裝、調試；教師繼續答疑。第二周星期一星期二:學生繼續安裝調試，調試成功的學生可選做第二課題。星期三：開始驗收。要求：功能正確；電路穩定；能自述調試中遇到的問題及解決方法。星期四星期五上午：繼續驗收。驗收通過的學生整理、上交工具，寫出設計報告。星期五下午：召開課程設計總結交流會，總結交流學生在課程設計中具有特色的設計思想和先進的調試方法。指導教師（師傅）姓名 王濤職務或職稱 講師指導教師（師傅）對學生的評價學習態度 認真 一般 不認真學習紀律 全勤 偶爾缺勤 經常缺勤實踐能力 很強 一般 較差指導教師（師傅）對學生專業知識或社會實踐能力等情況的意見指導教師（師傅）簽字 年 月 日 西安郵電學院 通信工程 系 電子設計 成績鑒定表學生姓名薛佳佳班級/學號通工0503/11進