数字逻辑课程设计报告--交通灯控制器

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1、 数字逻辑课程设计报告 交通灯控制器 学 院 名 称学 院 名 称 ： 学 生 姓 名学 生 姓 名 ： 专 业 名 称专 业 名 称 ： 班班 级级 ： 实 习 时 间实 习 时 间 ： 2013 年 6 月 3 日 2013 年 6 月 14 日 一一、实验目的实验目的： 1掌握时序逻辑电路的设计方法，灵活运用理论知识。 2提高自己的数字系统设计能力和实际动手能力。 3了解如何将数字电路设计应用到自动控制系统中，从而提高解决 实际问题的能力。 二、实验任务与要求二、实验任务与要求 1.红绿灯交通信号系统外观示意图红绿灯交通信号系统外观示意图 2总体任务及要求总体任务及要求 在十字路口的两个

2、方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其 中一个方向是绿灯、黄灯、红灯；另一个方向是红灯、绿灯、黄灯。 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，其中一个方向上红灯亮的时间是 30s，另一个方向上绿灯亮的 时间是 20s，黄灯亮的时间都是 5s。 用两组数码管，实现双向倒计时显示。 倒计数 计时器 绿灯绿灯 黄灯黄灯 红灯红灯 红红 黄黄 绿绿 灯灯 灯灯 灯灯 3.总时序工作流程图总时序工作流程图 三、总体方案的设计三、总体方案的设计 1、主控电路、主控电路 在设计要求中要实现四种状态的自动转换， 首先要把这四种状态 以数字的形态表示出来，可以通过两位二进制数表示所需状态（00

3、 Gr, 01Yr, 11Rg, 10Ry）,循环状态： （0001111000） 。 可以设计一个模为 4 的计数器，其输出（代表不同状态）既可以循环 转换，而且能够控制其他部分电路，所以可以利用 74LS74（双上升 沿 D 触发器）设计模 4 计数器作为主控部分电路。 控制器状态 S0 控制器状态 S1 控制器状态 S2 控制器状态 S3 支干道红灯亮 主干道绿灯亮 支干道绿灯亮 主干道黄灯亮 定时 30 定时 5 秒 定时 20 秒 定时 5 秒 支干道绿灯亮 支干道黄灯亮 主干道红灯亮 主干道红灯亮 主控电路 2、脉冲输出部分、脉冲输出部分 脉冲输出部分为 555 时基芯片构成的多次

4、谐波震荡器， 电路原理 图如右：其中器件参数分别为 R1=4.7k，R2=150k，C1=4.7F， C2=0.01F。产生的时钟脉冲为周期 T=1s 的方波。 电容 C1 充电时，暂稳态持续时间为 tw1=0.7(R1+R2)C=0.7(150k+4.7k) 4.70.5s 电容 C1 放电时，暂稳态持续时间为 tw2=0.7R2C=0.7150k4.70.5s 因此，电路输出矩形脉冲的周期为 T= tw1tw21s 输出占空比为 q= tw1/T50% 脉冲输出 3、红绿灯显示电路红绿灯显示电路 红绿灯显示是表示电路所处状态，受到主控电路控制，即主控电路的输 出（A和B）决定了主干道和支干

5、道的红绿灯的情况。 灯亮用1表示，灯灭用0表示，则有： A B 主红主红(R) 主黄主黄(Y) 主绿主绿(G) 支红支红(r) 支黄支黄(y) 支绿支绿(g) 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 所以: R=A Y= BA G= BA r=A y= BA g=AB 红绿灯显示电路 4、计时部分电路计时部分电路 设计要求对不同的状态维持的时间不同， 而且要以十进制倒计时 显示出来。采用两个 74LS161 完成计时器状态产生模块设计。 要以十进制输出，而又有一些状态维持时间超过 10 秒，则必须 用两个

6、74LS161 分别产生个位和十位的数字信号。显然，计数器能 够完成计时功能，我们可以用 74LS161 设计，并把它的时钟 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，以 0000， 0001，00101111 这些状态中靠后的状态为有效状态。 首先对控制个位输出的 74LS161 设计。按要求对系统的状态不 同， 个位的进制也就要求不同。 利用系统的状态量 A,B 控制 74LS161 的置数端 D0D1D2D3。当系统处在 Gr或 Rg 状态时，个位的进制是十 （模 10） ，当系统处在 Yr 或 Ry 状态时，个位的进制是五（模 5） ， 模 10 时，有效状态为 0110，0111，10001111，置 D3D2D1D0为 0110， 模 5 时有效状态为 1011， 1100， 1101， 1110， 1111，