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西安郵電學院 數字電路課程設計報告書 ——交通燈控制器 | 學院名稱 | ： | | | 學生姓名 | ： | | | 專業名稱 | ： | | | 班級 | ： | | | 實習時間 | ： | 2011年12月19日—— 2011年12月30日 |
題目：數字電路邏輯設計－交通燈
一 實驗目的 1.掌握系統設計一般步驟和方法，掌握一個大的系統中各子系統之間的相互作用和相互制約關系。
2.運用數字電路理論知識自行設計并實現一個較為完整的小型數字系統。通過系統設計、軟件仿真、電路安排與調試、寫實習報告等環節，初步掌握工程設計的具體步驟和方法，提高分析問題和解決問題的能力，提高實際應用水平。
3.學會用中規模器件設計一個符合要求的系統，并熟悉常用中規模器件的用法。
4.學會按照電路圖在面包板上合理布局使各器件在系統中的連線更簡單，清晰。學會使用面包板，從實際的操作中，鍛煉自己的動手能力和解決際問題的能力 二 實驗要求 在一個具有主、支干道的十字路口，設計一個交通燈的自動控制電路。實驗的具體的要求是： 主干道和支干道交替同行，先是主干道的綠燈亮30s，支干道是紅燈；然后是主干道黃燈亮5s，支干道是紅燈；之后是支干道的綠燈亮20s,主干道是紅燈；最后是支干道的黃燈亮5s，主干道是紅燈亮。總體上電路的設計思路就是主干道和支干道交替，循環的運行。
三 使用元件 四 總體方案的設計 五 單元電路的設計 （1）主控制電路 利用一片161和一片139來實現主電路的控制功能，主要是通過給161的4個輸入端置數為0000，從而使它的輸出端Q1Q0=00-01-10-11來使139的Y3Y2Y1Y0＝1110－1101－1011－0111的狀態的變化來實現交通燈4種狀態的變化，而且在倒計時電路反饋回來的高電平才能使它的狀態發生一次變化，而且它的每一個狀態的變化都能夠控制倒計時電路的變化和發光二極管的變化。 所以是把161設計成一個模4的計數器作為主控制電路部分。
（2）脈沖產生電路 主要是通過555芯片設計一個能產生一個以一秒為周期的脈沖電路，正確的把4.7K和150K的電阻以及0.1uF的電容和4.7uF的電容接入電路中產生一秒的連續脈沖。 脈沖產生電路圖如下: （3）倒計時電路 設計倒計時電路用2片161來實現的，實驗要求維持的狀態的時間不同，而且用十進制顯示出來。 在設計第一個狀態的時候要求計時30s,而且是從29到0秒的計時，所以兩片161，其中一片作為高位片，另一片作為低位片。高位片從2－0，地位片從9－0的倒計時。這時第一個狀態高位片的DCBA=1101，低位片的DCBA＝0110。 第二個狀態是主干道的黃燈計時5秒，從4－0。這時高位片的DCBA=1111，地位片的DCBA＝1011。 第三個狀態是支干道的綠燈計時為20秒，從19－0。這時高位片的DCBA=1110,地位片的DCBA=0110。 第四個狀態是支干道的黃燈計時為5秒，從4－0。這時高位片的DCBA=1111，地位片的DCBA＝1011 最后由四個狀態的高位片DCBA－地位片DCBA: 1101-0110,1111-1011,1110-0110,1111-1011分析得出了高位片的DC端都接高電平，地位片的B端接高電平。其他的端口由主控制電路來實現。
（4）數碼管和發光二極管 數碼管電路由兩片74LS48來連接實現，48由多個非門來連接實現。把48與數碼管的7個管腳連接起來，然后把數碼管在與地連接來防止被燒壞。其中倒計時電路的數出端與74LS48通過幾個非門連接起來。 另外把74LS48的BI/RBO,RBI,LT都接為高電平，這樣數碼管就能正常的顯示了。 主干道的紅、黃、綠燈分別編號：R2、YL2、G2；支干道的紅、黃、綠燈分別編號：R1、YL1、G1。將6只燈的四個分段的狀態列出真值表：
燈的狀態列出真值表：
六. 總系統電路圖 PDF格式 七. 心得體會及分析 在本次的課程設計中，前幾天主要是查找一些資料和書籍來研究交通燈的工作原理以及它的實現需要些什么器件，然后根據自己所找的書籍和資料來自己設計出交通燈電路圖，通過兩天的設計畫出了電路圖。之后的幾天就是根據自己設計的電路圖在面包板上連接芯片來實現電路的功能，在連接完了電路時，發現自己的面包板連接的不是很好，一些芯片的布局不夠合理，而且接通電源時整個電路也不是工作很正常，出現了很多問題，例如：兩個接口接錯了位置；布局不合理，導致了芯片上的連線交錯著；各個芯片上的接電源和接地沒有全部接通；面包板的接觸不好導致的問題；以及倒計時電路和主控制電路的設計過程中沒有完全考慮脈沖延時的問題，導致了整個電路的計時不能按照預期的設計來進行等。經過了一系列的問題的處理和檢查，這些問題都得到了解決。 在細節上也應該特別的注意，比如接數碼管和二極管時候要接入保護電阻來防止把二極管和數碼管燒壞。最后經過了仔細的思考和檢查，覺得自己的電路在面包板上的布局不夠的合理，然后又從新在一個新的面包板上布局了一次，結果很好的實現了交通燈的功能，并能夠按照自己的設計來倒計時。總之，這次的課程設計使我對數字電路有了很濃厚的興趣，也使我對自己所學的課程有了更深入的了解。
附錄（參考文獻）：
高書莉《數字系統設計――數字電路課程設計指南》 畢滿清《電子技術實驗與課程設計》 王毓銀《數字電路與邏輯設計》
西安郵電學院數字電路課程設計成績鑒定表 | 學生姓名 |
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| | | | | | 2011年12月19日—— 2011年12月30日 | | | 講授數字電路的設計方法及需要注意的問題；選定題目，并設計電路，完成電路設計；電路仿真；領取元器件，開始組裝電路； | | | | | |
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| 報告質量(主題、結構、觀點、邏輯、資料、字數 20分) |
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