课程设计报告-交通灯

交 通 灯 报 告 书

一 实验目的

1.掌握系统设计一般步骤和方法，掌握一个大的系统中各子系统之间的相互作用和相互制约关系。

2.运用数字电路理论知识自行设计并实现一个较为完整的小型数字系统。通过系统设计、软件仿真、电路安排与调试、写实习报告等环节，初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，提高实际应用水平。

3.学会用中规模器件设计一个符合要求的系统，并熟悉常用中规模器件的用法。

4.学会按照电路图在面包板上合理布局使各器件在系统中的连线更简单，清晰。学会使用面包板，从实际的操作中，锻炼自己的动手能力和解决际问题的能力

二  设计要求：

本实验要求设计一个具有主次干道的交通灯控制器，每边都设置红、黄、绿三种颜色信号灯。红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行。在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟，以便让后来车辆准备停车。

1.交通控制系统启动后，要求主干道绿灯30秒，支干道绿灯亮20秒。

2.每次绿灯变红时，要求黄灯先亮5秒钟，此时原红灯不变。

3.实现四种状态的自动转换。

4.  设计一计时器以倒计时方式显示计，提示剩余时间。

5. 所需要的器件如下表所示：

四  单模块电路设计

1) 秒脉冲产生电路

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：，2个电阻。（电容分别为0.1Uf和4.7uF电阻分别为4。7欧和150欧。）

 脉冲产生电路图如下：

2) 控制器： 

   红绿灯显示其实就是电路输出所处的不同状态，其应该受到主控电路控制，与主控电路的状态一一对应，即主控电路的输出（Q1和Q2）决定主干道和支干道的红绿灯的亮灭组合状态情况。（若亮用1表示，灭用0表示）则有

  R=Q1   Y=Q1！Q2   G=Q1！Q2！

r=Q1!  y=Q1Q2    g=Q1Q2！

因此我们可以利用门电路实现灯的状态组合控制。但是这些电路不稳定,容易出现错误,如果能够用中规模器件的话,我们尽量用中规模器件来实现,因为中规模器件不仅较小规模器件稳定,而且接线也教小规模器件简单。由上面真值表对红绿灯的设置，其状态完全由Q1和Q2控制,考虑到D触发器输出状态Q=D我们可以用74LS74双上升沿D触发器来实现。

红绿灯接线及主控电路接线如下:

（3）倒计时电路

设计倒计时电路用2片161来实现的，实验要求维持的状态的时间不同，而且用十进制显示出来。

在设计第一个状态的时候要求计时30s,而且是从29到0秒的计时，所以两片161，其中一片作为高位片，另一片作为低位片。高位片从2－0，地位片从9－0的倒计时。这时第一个状态高位片的DCBA=1101，地位片的DCBA＝0110。

第二个状态是主干道的黄灯计时5秒，从4－0。这时高位片的DCBA=1111，地位片的DCBA＝1011。

第三个状态是支干道的绿灯计时为20秒，从19－0。这时高位片的DCBA=1110,地位片的DCBA=0110。

第四个状态是支干道的黄灯计时为5秒，从4－0。这时高位片的DCBA=1111，地位片的DCBA＝1011

最后由四个状态的高位片DCBA－地位片DCBA:

1101-0110,1111-1011,1110-0110,1111-1011分析得出了高位片的DC端都接高电平，地位片的B端接高电平。数码管电路由两片74LS48来连接实现，48由多个非门来连接实现。其他的端口由主控制电路来实现

（4）数码管和二极管

74LS48与数码管的7个管脚连接起来，然后把数码管在与地连接来防止被烧坏。其中倒计时电路的数出端与74LS48通过几个非门连接起来。

另外把74LS48的BI/RBO,RBI,LT都接为高电平，这样数码管就能正常的显示了。

五 总体电路图

六. 关键电路波形图：

七.分析和总结

     通过这次课程设计，我要首先感谢老师孜孜不倦的教诲和耐心的帮助，使得我较为顺利的完成了本次课程设计。

  此次数字电路逻辑课程设计，我的课题是红绿灯交通信号系统。这两个星期对于我来讲，其实过的实在快，虽然其中遇到很多困难。但是在在老师和同学及自己的努力下，我还是完成了此次数字电路逻辑设计实习的课程设计。

在起初讨论中我知道整体思路就是先将需要实现的功能模块化，分别设计计时器，译码驱动电路，、数字显示器，主干道灯和次干道灯各模块，再由主控部分统一组成主次干道交通控制灯系统。在具体设计时我在下来的时间内通过查资料、老师的讲解和同学们相互讨论后对如何设计才有了思路，且知道了如何设计每个灯的具体方法才有了构思，其实就是利用真值表进行卡诺图化简，最后得出具体的逻辑表达式，然后放在具体的芯片中连接即可。

慢慢有了思路后，我 根据设计任务与要求列出各种状态的真值表，经过卡诺图化简的方法得出控制逻辑表达式，设计出电路图，在自己检查理论通过后就是开始连电路了。

    在芯片的总体布局上排列要按照自己的电路图的走线来布局。比如脉冲产生电路和数字显示电路相对比较。脉冲产生电路可布于面包板的一角，而数字显示电路尽量在面包板的上方，这样既美观又有利于对这两部分的单独检查，同时还给线路较密的主控和计时部分留下了足够的空间。芯片布局要均匀，芯片之间要留一些空间来走线，走线尽量避免搭线，这样有利于排障，并且布局也更加美观一些。

     这次设计把理论和实践很好的结合在了一起，要我们意识到理论的重要性，而只有实践了才会真正理解所学内容。同时要学会如何面对解决困难，注意调节一次次失败后的心情。在分析遇到的问题时，要从发散的、辩证的、多角度得去思考，也许会收到意想不到的结果。同时我也深深的体会到了合作的重要，出现问题时要和同学老师一起解决，只靠自己就会钻牛角尖。所以我们要在今后的学习中锻炼这种精神。

    通过这次实习，使我加深了数字电路的理解，在数字电路这方面的知识我又增加了很多。特别是对元件的理解上。同时也培养了自己科学严谨的工作作风和实事求是的工作态度。