数字电路课程设计-交通灯实验报告.doc
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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(GrYrRgRy);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、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
2、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:
3、 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=/Q2 CLK=CO2 CLR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)00100001010
4、011001000101011010001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
5、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的倒计时有效状态10111100110111101111取非即为 01000011001000010000即 4-3-2-1-0b)实现模9的倒计时 有效状态011001111000.1111取非即为 1001100001110110.-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Q
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