数字电路课程设计报告书-交通灯控制器

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1、西安邮电学院数字电路课程设计报告书—交通灯控制器学院名称：计算机学院学生姓名：张晓洁（07）专业名称：计算机科学与技术班级：计科0803实习时间：2010年12月6日—2010年12月17日一、课程设计题目：交通灯控制器二、设计任务和要求：1．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、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，其中一个方向上绿灯亮的时间是20s，另一个方向上绿灯亮的时间是30s，黄灯亮的的时间都是5s。3．选做：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

2、，倒计时停止。当特殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。4.选做：用两组数码管，实现双向倒计时显示三、总体方案及单元电路设计：从功能上，交通灯控制系统可以划分为四个相对独立的模块，分别为时钟产生模块、状态转换模块、计时模块、显示模块。所需器件：面包版1个、芯片5551个、74LS741个、74LS081个、74LS001个、74LS1631个、74LS042个、74LS482个、4.7kΩ电阻1个、150kΩ电阻1个、0.01µf电容1个、4.7µf电容1个、100Ω电阻4个、二极管6个。交通灯控制系统设计的基本框图：时基电路20秒倒计时5秒倒计时30秒倒计时主控

3、电路译码电路绿黄红(主)绿黄红(支)交通灯控制系统的四个功能模块：1.时钟产生模块：负责产生频率为1Hz的稳定秒脉冲信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时控制，为计时模块提供计数脉冲。通过555芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生周期不同的方波脉冲，即不同的频率脉冲。课程设计需要秒脉冲，利用的2个电容（0.01µf和4.7µf）和2个电阻（150kΩ和4.7kΩ）。其中，芯片555的管脚OUT接两个74LS161的管脚2。2.状态转换模块：控制两个方向上的信号灯状态的转换。用一片双上升沿D触发器74LS74来控制这四个状态。状态转移图如下：Q2（现态）Q1（现态

4、）Q2（次态）Q1（次态）0001011010111100设Q2与Q1为A和B。则Q2与Q1的现态可表示为：，将5标B,9标A,记为AB,由可以得到四种状态，分别是绿红，黄红，红绿，红黄。状态转换模块的电路图如下：3.计时模块：负责完成十字路口主、支干道四种通行状态的计时，分别为：状态主干道支干道维持时间状态S1绿红30秒状态S2黄红5秒状态S3红绿20秒状态S4红黄5秒计时模块由两部分组成，分别为计时单元和置数单元。计时单元以时钟产生模块提供的秒脉冲信号为基准进行计时，其输出信号有三路，第一路输出信号送往显示电路，驱动LED数码管显示计时时间；第二路输出信号作为反馈信号

5、送往状态转换模块，作为状态转换模块的输入脉冲CP；第三路输出信号作为锁存信号，送往信号灯显示单元的锁存电路，以确保信号灯状态的稳定切换。置数单元根据当前所处的状态，为计时单元提供对应的置数信号，作为开始计时时的原始时间。①计时单元：计时单元主要由两片集成同步二进制计数器74LS161构成，利用反馈置数法完成固定模值的计数。当计数状态达到11111111时，RCO1和RCO0同时由0变为1，此时可以取二者的与非作为反馈电路置数信号进行置数，将D7~D0端的数据置入到芯片中。在二进制计数器74LS161的置数端用Q2、Q1控制。两个74LS161芯片，一个表示个位，一个表示十

6、位，并在最后其输出端的输出加上非门，使其实现倒计时计数。74LS161是用来计数的，它的输出Q3,Q2,Q1,Q0可加到1111。则当为模30时，高位161得到的是D3,D2,D1,D0为1101，低位161得到的是D3,D2,D1,D0为0110；当为模20时，高位的161得到的是D3,D2,D1,D0为1110，低位的161得到的D3,D2,D1,D0为0110；当为模5时，高位的161芯片得到的是D3,D2,D1,D0为1111，低位的161芯片得到的是D3,D2,D1,D0为1011。而实现161芯片的高低，是通过控制高位的置数端，即用两个161的输出端CO的与非

7、，并且低位的161的CO还控制高位的CTt和CTp，清零端应置为1（不需要清零）。改变输出端Q3,Q2,Q1,Q0的值，即取非，虽然全加器得到是加，但可实现显相管显示倒计时。其中令1表示灯亮，而0表示灯灭那么就可以用真值表来表示。上面控制部分得到得AB，利用以下真值表状态主支高位低位ABD3D2D1D0D3D2D1D0S10011010110S20111111011S31011100110S41111111011以上得到分别表示30秒，5秒，20秒，5秒，即绿红，黄红，红绿，红黄四种情况。计数单元的电路图如下：②置数单元：74