数字电路课程设计-交通灯实验报告

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1、一、课程设计题目交通灯控制系统设计二、设计的任务和要求1）在严格具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。要求：在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯；顺序无要求；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。红（主：R,支：r）绿（主：G，支：g）黄（主：Y，支：y）三种颜色灯，由四种状态自动循环构成（GràYràRgàRy）;并要求不同状态历时分别为：Gr:30秒，Rg:20秒，Yr,Ry:5秒。三、系统总体设计方案及系统框图方案一：芯片设计（1）芯片功能及分配交通灯控制系统主要由控制器、定时器

2、、译码器、数码管和秒脉冲信号发生器等器件组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。1）系统的计时器是由74LS161组成，其中应因为绿灯时间为30秒，所以绿灯定时器由两块74LS161级联组成.74LS161是4位二进制同步计数器，它具有同步清零，同步置数的功能。2）系统的主控制电路是由74LS74组成，它是整个系统的核心，控制信号灯的工作状态。3)系统的译码器部分是由一块74LS48组成，它的主

3、要任务是将控制器的输出翻译成6个信号灯的工作状态。整个设计共由以上三部分组成。（2）设计原理：1)总体方案如图：2）各单元电路的设计：1.秒脉冲信号发生器时钟信号产生电路主要由555定时器组成震荡器，产生稳定的脉冲信号，送到状态产生电路，状态产生电路根据需要产生秒脉冲，电路图如下图所示：2.主控制电路D1=Q1/Q2+/Q1Q2(/表示取非)D2=/Q2CLK=CO2CLR和PR均置1.主控制电路可产生00---->01---->10---->11----00控制信号。3.红绿灯显示电路红绿灯显示也是表示电路所处状态，其主控电

4、路的状态一一对应，受到主控电路控制，即主控电路的输出决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。如亮用1表示，灭用0表示，则有:Q1Q2主黄(Y)主绿(G)主红(R)支黄(r)支绿(y)支红(g)00100001010011001000101011010001所以，R=Q1/Q2+/Q1Q2,Y=/Q1/Q2,G=Q1Q2;r=/Q1/Q2+Q1Q2,g=Q1/Q2,y=/Q1Q2.电路图如图：4.计时部分电路A)计时器状态产生模块：设计要求对不同的状态维持的时间不同，限于实验室器材只提供74LS161.因要以十进制输出，且有一些

5、状态维持时间超过10秒，则必须用两个74LS161分别产生个位和十位的数字信号。故计数器能够完成计时功能。因而采用两个74LS161级联完成计时器状态产生模块设计。设计思路：(1)实现所需模值将74LS161的时钟cp接秒脉冲。74LS161计数器是采用加法计数，要想倒计时，则在74LS161输出的信号必须经过非门处理后才能接入数码管的驱动74LS48，故在设计不同模值计数器确定有效状态时，要以0000，0001-----1111这些状态中靠后的状态为有效状态。我采用异步置数法完成不同模值转化的实现。a)实现模5的倒计时有效状

6、态1011—1100—1101—1110—1111取非即为0100—0011—0010—0001—0000即4------3-------2--------1---------0b)实现模9的倒计时有效状态0110—0111—1000—......—1111取非即为1001—1000—0111—0110—......---0000即9---8---7---6---5---4---3---2---1---0（2）对控制个位输出的74LS161设计本人利用系统的状态量Q1,Q2控制74LS161的置数端D0D1D2D3。当系统处在

7、Gr或Rg状态时，个位的进制是十（模10），即逢十进一，当系统处在Yr或Ry状态时，个位的进制是五（模5），即逢五进一，模10时，有效状态为0110，0111，1000，-----1111，置D3D2D1D0为0110，模5时有效状态为1011，1100，1101，1110，1111，置D3D2D1D为1011，由此有，Q1Q2D3D2D1D0001011010110101011110110所以，D0=D3=/Q2D1=1D2=Q2当状态为1111时，74LS161的状态必须跳到进入下一个循环，此时进位输出CO为1，可给CO取

8、非然后接入置数端LD。对于使能端ETT,ETP均接1.（3）对控制十位输出的74LS161设计。同设计控制个位输出的74LS161基本类似，本人用系统状态量A,B控制十位74LS161的置数端D3D2D1D0。当系统处于Gr状态时置D3D2D1D0为1101，当系统处于Yr或