数电课程设计--交通灯seraph.docx

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1、数字电子技术根底课程设计报告专 业：电气工程及其自动化班 级：08电气本科班学 号：姓 名：指导教师：二零一零年十二月二十三日课程设计论文题目:交通灯控制器设计、制作一、课程设计论文要求及原始数据资料：1每个方向有两对灯，分别为红、绿。2每个方向的绿灯、红灯的定时时间可以预设，一个方向绿灯亮时另一个方向红灯亮。定时时间用数 码管显示，红绿灯指示用发光二极管。3绿灯、红灯顺序点亮，循环往复。4控制器要自带时钟，为了时钟精度和得到占空比为50%的标准IHZ时钟，最后的时钟通过分频得到。时钟脉冲源可以利用555电路或晶体振荡器产生。计数器使用CD4516, 74161, 74390o如使用晶体振荡器

2、需用到CD4060芯片。写设计报告二、课程设计进度：时间设计内容备注第一、二天第三、四天第五、六天第七、八天第九、十天三、主要参考文献资料：1董儒胥，电工电子实训，北京：高等教育出版社，2002年2谢克明，电子电路EDA，北京：兵器工业出版社，2001年3阎石，数字电子技术根底北京：高等教育出版社，2006年 4陈明义主编电子技术课程设计指导中南大学出版社，2002年专业班级学生课程设计（论文）工作起止日期指导教师签字 日期教研室主任审查签字 日期系主任 批准签 字 日期课程设计评语：课程设计成绩:总目录第一局部：任务书第二局部：课程设计报告第三局部：设计图纸一、课程设计的目的本课程是在学完数

3、字电子技术根底、数字电子技术实验之后，集中一周时间，进行的复杂程 度较高、综合性较强的设计课题的实践环节，通过该教学环节，要求到达以下目的：1 .使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的 能力；2 .使学生根本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；3 .熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的根底。二、课程设计的要求1 .设计时要综合考虑实用、经济并满足性能指标要求；2 .必须独立完成设计课题；3 .合理选用元器件；4 .按时完成设计任务并提交设计报告。三、设计题目及内容交通信号灯控制器1、用红、绿、黄三

4、色发光二极管作信号灯。2、南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为20秒、4秒、24秒，一次循环为48秒。黄灯是间歇 闪耀。设计计时显示电路（减力”计数）。3、可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。四、设计要求1、用中小型规模集成电路设计出所要求的电路；2、在实验箱上安装、调试出所设计的电路。3、局部课题要求用可编程逻辑器件FPGA/CPLD）设计实现；4、 在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿真。5、 写出设计、调试、总结报告。五、器件与器材1、二输入四与非门74LS002、四输入双与非门74LS203、六倒相器74LS044、八输入与非门74LS305、正沿双D触发器74LS746、

5、3线-8线译码器74LS1387、可逆移位存放器74LS1948、同步十进制可逆加、减计数器（842IBCD码）74LS1929、同步十进制加法计数器74LS16010、振荡分频器CD406011、BCD七段显示译码器74LS4812、双四选一数据选择器74LS15313、八线驱动器74LS24414、555定时器55515、LED共阴七段数码管BS20716、石英晶体（4M、2M、32768 HZ）17、微动开关、拨盘开关、继电器、LED（红、绿、 管、导线等。蓝）、电阻、电容、二极管、三极管、光敏二、三极22、工具（镣子、剪刀、万用表、电烙铁）六、使用仪器设备1、稳压电源（5V, 15V）

6、；2、实验电路箱；3、低频信号发生器；4、示波器5、PC 机装有 MAX+PLUS 软件）；6、GW48EDA编程系统等。七、参考文献1、“模拟电子技术根底”和“数字电子技术根底”教材;2、有关“电子技术课程设计指导书”；3、“集成电路特性应用手册”；7、EDA技术使用教程8、其他。八、设计总结报告主要内容1、任务及要求；2、方案特点；3、各组成局部及工作原理（应结合框图写）；4、单元电路设计与调试；5、总逻辑图；6、总装配图；7、实验仿真结果；8、实验结果分析（画出必要的波形，进行测量精度和误差分析）；9、调试中出现问题的解决；10、改良意见及收获体会等。n)1设计任务及要求2系统总体设计方

7、案12)2.1 总体设计方案122.2 方案特点12)3控制电路设计13)3.1 控制电路工作原理133.2 参数计算133.3 器件选型154振荡电路设计1164.1 振荡电路工作原理16)4.2 参数计算164.3 器件选型165计数电路设计(17)5.1 计数电路工作原理175.2 参数计算175.3 器件选型176译码显示电路设计18)6.1 译码显示电路工作原理18)6.2 参数计算186.3 器件选型187系统总体电路设计119)7.1 系统总体电路197.2 电路说明208电路调试21)8.1 振荡电路调试及实验结果分析218.2 计数电路调试及实验结果分析218.3 译码显示电

8、路调试及实验结果分析218.4 控制电路调试及实验结果分析218.5 系统联调及实验结果分析219改良意见及收获体会22)10器件明细清单(23参考文献23)1设计任务及要求1 .设计并制作交通灯控制电路；2 .电路功能为：1）采用两位数码显示器显示南北方向时间；2）交通灯控制器设计要求如下：L用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。2 .南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为20秒、4秒、24秒，一次循环为48 秒图1）。黄灯是间歇闪耀。设计计时显示电路（减“1”计数）。3 .可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。南北向绿灯亮,东西向红灯亮一占20s南北向黄灯亮.东西向红灯亮一占4s南北向红灯

9、亮，东西向绿灯亮 占20s南北向红灯亮，东西向黄灯亮一占4s图1设计草案2系统总体设计方案2.1 总体设计方案图2总体设计方案2.2 方案特点道路较窄而车辆通行较多，支线、干线的车辆通行时间不等，允许人工监控或修改各线通 行时间，同时设有道路应急控制。十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直 观地把握时间，并且能够在人监控状态下，干道、支道通行时间通过键盘修改或通过开关 人为控制。本设计在很多方面，比方译码器的选择，定时器选型，程序调用方式等等尽量 做到不与本组其他成员雷同，程序编制力求简便清晰，硬件连接图在保证每根具体用到的 管脚线都能被表示出来的同时，力求线路连接清晰明确，尽量不使

10、线与线之间过于缠绕。 并且保证了电路工作的稳定性，同时参加了人工控制线路，可以更好的处理应急事件如 交通管制），晚上的黄灯闪烁对于夜间行驶的汽车起到提醒作用。3控制电路设计3.1 控制电路工作原理它由74LS164组成扭环形12进制计数器，然后经译码后，输出十字路口南北、东西二个方 向的控制型号。其中黄灯信号须满足闪耀，并在夜间时，使黄灯闪亮，而绿、红灯灭。3.2 参数计算由波形图3可知，计数器每次工作循环周期为12,所以可以选用12进制计数器。计数器 可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。这里我们选用中规模74LS164八位移 位存放器组成扭环形12进制计数器。扭环形计数器的状态如表

11、2所示。O 123456789 10 11 O 1234561图3控制电路波形图t计数器输出南北方向东西方向QOQiQ2Q3Q4Q5NSGNSYNSREWGEWYEWRO0000001000011100000100001211000010000131110001000014111100100001511111001000161111110011007011111001100800111100110090001110011001000001100110011000001001010表2扭环形计数器状态表根据状态表，我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式：东西方向绿：EWG=Q4Q

12、5黄：EWY=(QQ5红：EWR=(Q57南北方向绿：NSG=(QQ5黄：NSY=Q4(Q5/红：NSR=Q5由于黄灯要求闪耀几次，所以用顶时标IS和EWY或NSY黄灯信号相与”即可。3.3 器件选型74LS164 74LS11 74LS08 74LS32 74LS0474LS164引出端符号图4)CLOCK 时钟输入端CLEAR同步去除输入端低电平有效)A, B 串行数据输入端Qa-Qh 输出端逻辑图：Vcc Qh Qg Qf Qe CLEAR GLOCK图4 74LS164接脚图4振荡电路设计4.1 振荡电路工作原理石英晶体秒脉冲源由CD4060和晶体、电阻、电容网络构成，电路如下图。CD

13、4060内 部含有构成振荡器的门电路。通过外接元件构成了一个振荡频率为32.768kHz的典型石英 振荡器。该脉冲源的输出直接接到14级计数器，在输出端Qa可以得到0.5s脉冲32768214=2Hz )。这种电路常用于电子表、电子钟及其它定时设备图5)。图5秒脉冲信号发生器4.2 参数计算并联在两个反相器输入、输出间的电阻Rl、R2的作用是使反相器工作在线性放大区, Rl、R2的阻值，对于TTL门来说通常取0.7 2KQ,而对CMOS门来说那么常 取 10 IOOM o电容CI和C2用作反相器间的耦合，它们的容抗在石英晶体的谐振频率fo时，可以 忽略不计。从上图可知，石英晶体在串联谐振频率附近的选频特性非常好，只有频率fo的信号容 易通过，而其它频率的信号均会被晶体所衰减。因此，一旦合上电源，振荡器只有fo频率 信号通过，不断放大，而有