数字逻辑电路设计-红绿灯控制器

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1、《数字逻辑电路设计》课程设计总结报告题目：红绿灯控制器指导老师：设计人员:学号:班级：电气ZY1401班日期：2016年6月目录一、设计任务书二、设计框图及整机概述三、各单元电路的设计方案及原理说明四、调试过程及结果分析五、设计、安装及调试中的体会六、对本次课程设计的意见及建议七、附录（包括：整机逻辑电路图及元器件清单）一、设计任务书一、题目：红绿灯控制器二、设计要求设计一个红绿灯控制器设计应具有以下功能设计要求：设计一个红绿灯（1）主道方向绿灯亮（如30s），支道方向红灯亮。（2）主道方向黄灯亮（如5s

2、），支道方向红灯亮。（3）主道方向红灯亮（如20s），支道方向绿灯亮。(4)主道方向红灯亮（如5s），支道方向黄灯亮。要求有时间显示（顺数、逆数皆可），时间自定。（大于20秒以上）可添加其他能。实验器材：推荐使用74ls192,74ls74，cd4511，各种逻辑门芯片，数码管等常用且功能灵活的芯片。三、给定条件1.只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计。(不一定是实验用过的)支道主道十字路口交通示意图二、设计框图及整机概述1、设计框图显示时间译码系统红绿灯控制系统脉冲发生电路计数系统2、整机概述上图是

3、整个交通灯电路的设计框图。首先，脉冲发生电路（秒信号产生单元）是用来给计数芯片产生脉冲的，以便计数芯片可以正常的工作，可以直接使用试验箱上的秒信号产生单元。红绿灯控制系统是整个电路的核心，它控制着红绿灯的亮灭、数码管的显示以及控制计数时间，所以对于这个部分的设计是非常重要的。计数系统我们可以用计数芯片192来实现，采用置数或者置零的方法都可以让实现某一个时间段的计数。译码显示系统是用来显示时间的，它将计数系统所记的时间用数码管显示出来，以便我们可以更清楚的知道红绿灯亮灭的时间。状态计数模块可以控制整个电路

4、的状态显示，显示主支路上的红绿灯。最后的红绿灯部分用三个红色发光二极管将我们所设计的电路功能直观的表现出来。二、各单元电路的设计方案及原理说明脉冲发生电路：正常情况下用555定时器产生秒信号，本次试验中直接采用试验箱上的信号产生单元译码显示单元：由专用数码管显示译码器和数码管组成，实现将计数器上的信号显示出来的功能，本次试验中会直接采用试验箱上的译码器状态控制系统：状态计数机的设计（4状态基于2个D触发器）两个D触发器维持四种所需要的状态（S0为低位，S1为高位）。计数系统：（1）主道方向绿灯亮（如30s

5、），支道方向红灯亮。(状态1,S1S0=11)（2）主道方向黄灯亮（如5s），支道方向红灯亮。(状态2,S1S0=10)（3）主道方向红灯亮（如20s），支道方向绿灯亮。(状态3,S1S0=01)(4)主道方向红灯亮（如5s），支道方向黄灯亮。(状态4,S1S0=00)灯亮为1，灯灭为0我们利用74LS192进行该电路图的设计，利用两块芯片作为显示器的高位和低位。该芯片的功能表如下图：输入输出MRPL’CPuCPdP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdebadeba01X1XX

6、XX加计数011XXXXX减计数如图：11为置数端，4为减计数端，5为加计数端，12为非同步进位输出端，13为非同为借位输出端，MR为清楚段，P0，P1，P2，P3为计数器输入端，Q1，Q2，Q3，Q4为数据输出端。上图为其功能表。由于本次是减计数，所以采用4,13端口的功能进行减计数的相关运算。由此，我们得出状态表和逻辑表达式。如下：状态高位片低位片S1S0高D高C高B高A低D低C低B低A1100110000100000010101001000000000000101计数系统每对应一种状态，就会设置一种

7、时间，对应如上表。高D=0高C=0高B=S1S0+S1'S0=S0高A=S1S0低D=0低C=S1S0'+S1'S0'=S0'低B=0低A=S1S0'+S1'S0'=S0'计数系统和显示系统对应的电路图：状态控制系统：状态计数机的设计（4状态基于2个D触发器）两个D触发器维持四种所需要的状态（S0，S1）。红绿灯控制系统设计（得出逻辑表达式）：状态主路方向支路方向S1S0主红主黄主绿支红支黄支绿11001100100101000110000100100010主红=S1'S0+S1'S0'=S1'主黄=S1

8、S0'主绿=S1S0支红=S1S0+S1S0'=S1支黄=S1'S0'支绿=S1'S0S0,S1分别为Q1,Q2的输出端。S0’,S1’分别是S1，S2的非。二、调试过程及结果分析（1）进行计数系统电路的接线与调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，（2）进行交通灯控制器以及显示部分的接线与调试。 （3）最后进行交通灯（即发光二极管）的接线与调试；（4）判断各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功