数字逻辑与数字系统课程设计

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1、目录第一章概述第二章方案论证2.1信号灯转换器……………………………………………………22.2倒计时计数器……………………………………………………32.3倒计时计数器与信号灯转换连接………………………………32.4秒脉冲产生电路…………………………………………………42.5电路测试与仿真…………………………………………………7心得与体会……………………………………………………………8第一章概述城市十字交叉路口为确保车辆、行人安全有序地通过，都设有指挥信号灯。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通、提高道路事故有明显效果。因此，如何采用合适的方法，

2、使交通信号的控制与交通疏导有机结合，最大限度缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况。以下就是一个交通灯控制系统的电路原理、设计和仿真测试等问题。要求如下：（1）在十字路口两个方向上个设置一组红、黄、绿信号灯，其中，绿灯亮的时间为8s，黄灯亮的时间为2s；（2）在绿灯转向红灯的过程中，先由绿灯转成黄灯，黄灯亮完2秒后，迅速换回红灯亮，同时也让对方由红灯转为绿灯。（3）如果发生特殊事情，可以手动按下开关，其中一个方向常亮绿灯，倒计时停止。特殊事情结束后，可手动按下开关，恢复正常状态。10第二章总体方案设计东西方向GYG根据实验要求，智能交通灯系统应由信号

3、灯转移、倒数计时器、秒脉冲信号三部分组成，其原理如下：倒计时计时器信号灯转换器T5秒脉冲发生器T0南北方向GYG单元电路设计2.1信号灯转换器用以下六个符号分别代表东西（A）和南北（B）方向上信号灯的状态：GA：东西方向上绿灯亮；GB：南北方向上绿灯亮；YA：东西方向上黄灯亮；YB：南北方向上黄灯亮；RA：东西方向上红灯亮；RB：南北方向上红灯亮。信号灯状态S有以下状态：S1：东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮；S2：东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮；S3：东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮；S4：东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮。由计算可得出：GA=Q1nQ0nYA=

4、Q1nQ0nRA=Q1nGB=Q1nQ0nYB=Q1nQ0nRB=Q1n电路图如下：102.2倒计时计数器计数器应选用集成电路74190芯片，它是十进制同步可逆计数器，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能。74190芯片的功能如下：CTEND/UCLKLOADABCDQAQBQCQD×××0××××ABCD01↑1××××减计数00↑1××××加计数1××1××××0000得以下电路图：2.3倒计时计数器与信号灯转换连接102.4秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路的功能是产生标准

5、秒脉冲信号，主要由振荡器和分频器组成。振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的精准度决定了计时器的准确度，可由石英晶体振荡电路或555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。一般来说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大，故在设计时，一定根据需要设计出最佳电路。石英晶体振荡器具有频率准确、振荡稳定、温度系数小的特点，但如果精度要求不高的时候可以采用555构成的多谐振荡器。振荡器产生的时间信号通常频率很高，要使它变成“秒”信号，需要用分频器来完成。其功能主要是产生标准的秒脉冲信号，即每秒产生一个时钟上升沿，频率为1Hz。分频器的级数和每级的分频次数

6、要根据振荡频率及时基频率来决定。若选用的时基频率为1kHz，可采用三级74160做分频器。74160是一个十进制加法计数器，其功能表如图：74160的功能表CLRLOADENPENTCLKABCDQaQbQcQd0XXXXXXXX000010XXXXXXABCD1111XXXX计数此例的秒脉冲产生电路主要由一个555定时器和三个十进制计数器74160构成。其中，555定时器由RC组成多谐振荡器，三个计数器74160组成分频器。电路如图：10电路中多谐振荡器输出的是1kHz脉冲信号，此信号作为第一级计数器的时钟信号。计数器的4个使能端ENP、ENT、LOAD、

7、CLR均接高电平。由于74160是十进制计数器，因此计数器每计数满10次有一个进位信号，此信号即为经第一级计数器分频后得到的100Hz脉冲信号，将这个信号接在下一级计数器的时钟信号端CLK则可实现继续分频，经两个74160逐级分频后依次得到10Hz和1Hz的脉冲信号。用两个四通道的示波器可以清楚地看到四个脉冲信号的波形图，如图：10第四个计数器输出的进位信号即为1Hz的秒脉冲信号接入交通灯信号控制器作为倒计时的时钟信号，即可形成一个完整的交通灯信号控制器作品。102.5电路测试与仿真单击启动按钮，便可以进行交通信号灯控制系统的仿真，电路默认把通行时间设为10

8、秒，打开开关，东西方向车道的绿灯亮，南北方向车道的红