数电设计报告模板.doc

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1、课程设计课程名称数字电子技术课程设计题目名称交通灯控制电路设计学生学院物理与光电工程学院专业班级2014级电子科学与技术01班学号3114008397学生姓名阿地力·麦麦提指导教师20016年6月28日交通灯控制电路设计1设计目的：1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。2设计任务和要求：1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计30s和20s计时显示电路。4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s

2、的黄灯作为过渡，设置5s计时显示电路。3原理电路和程序设计：实现上述任务的控制器整体结构如图4计时器时钟信号主控制器译码驱动电路主干道信号灯支干道信号灯L、S、P图4交通灯控制器结构图1）主控制器主控电路是本课题的核心，主要产生30s、20s、5s三个定时信号，它的输出一方面经译码后分别控制主干道和支干道的三个信号灯，另一方面控制定时电路启动。主控电路属于时序逻辑电路，可采用状态机的方法进行设计。主干道和支干道各自的三种灯（红、黄、绿），正常工作时，只有4种可能，即4种状态：主绿灯和支红等亮，主干道通行，启动30s定时器，状态为S0；主黄灯和支红灯亮，主干道停车，启动5s定时器，状态为S1；主

3、红灯和支绿灯亮，支干道通行，启动20s定时器，状态为S2；主红灯和支黄灯亮，支干道停车，启动5s定时器，状态为S3。四种状态的转换关系如图5：主绿灯支红灯亮主黄灯支红灯亮主红灯支绿灯亮主红灯支黄灯亮已过5sS0S1S2S3未过30s已过30s已过20s未过20ss未过5s未过5s已过5s图5交通灯控制状态转换图2）译码驱动电路(1)信号灯译码电路主控器的四种状态分别要控制主、支干道红黄绿灯的亮与灭。令灯亮为“1”，灯灭为“0”，主干道红黄绿等分别为R、Y、G，支干道红黄绿等分别为r、y、g，则信号灯译码电路真值表为方案一：若选集成计数器74163，74163是一个具有同步清零、同步置数、可保持

4、状态不变的4位二进制同步加法计数器。表1-1是它的状态表。表1-174163的状态表CLRLOADENPENTCLKABDCQAQBQCQD0XXXXXXXX00001000POSXXXXABCD1111POSXXXXCount111XXXXXXQA0QB0QC0QD011X1XXXXXQA0QB0QC0QD0设状态编码为：S0=0000   S1=0001   S2=0010  S3=0011，则其状态表为：表1-2状态编码与信号灯关系表QDQCQBQAGYRgyr0000100001000101000100100011000011001010电路接法如下：方案二：若选JK触发器，设状态编码

5、为：S0=00   S1=01   S2=11  S3=10，其输出为Q1Q0，则其状态表为：表1-3状态编码与信号灯关系表输入输出Q2Q1RYGryg00001100010101001010001011100001电路接法如下：对方案一和方案二进行比较，发现方案二无论是从原理还是从接法画线上，都是比较简单易懂，工作效率高，而且不容易出错。所以信号灯译码电路选择方案二的接法，即用JK触发器进行信号灯的转换。(2)计时显示译码电路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。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出值。计数器选用集成电路74190进行设

6、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。表1-474190的状态表CTEND/UCLKLOADABCDQAQBQCQD0XX0XXXXLoad01POS1XXXXCountDown00POS1XXXXCountUp1XXXXXXXNoChange现选用两个74190芯片级联成一个从可任意设定时间00~99倒计至00的计数器，其中作为个位数的74190芯片的CLK接秒脉冲发生器（频率为1），再把个位数74190芯片的借位端接在十位数74190芯片的CLK端，当个位数减到0时，此时会给十位数74190芯片一个脉冲数字减1。信号LD由两芯片借位端用与非门连起来，

7、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。3)时钟信号发生器电路产生秒信号的电路有多种形式。下图是利用555定时器构成的占空比为q=2/3的多谐振荡器。根据占空比表达式可知：q=(R1+R2)/(R1+2R2)=2/3得到R1=R2，又由振荡周期表达式可知：