1、数字电子技术课程设计数字电子技术实训报告课题名称： 交通信号灯 专 业： 11应用电子技术 班 级： 应用电子班 学 号： 201105120107 姓 名： 葛国栋 指导教师： 胡晓进 二0一二 年十二月七日1、课程设计目的培养我们对于的数字电路的设计能力。能够掌握交通信号灯控制电路的设计、组装和调试方法。2、课程设计内容和要求设计一个交通信号灯的控制电路，要求：主干道和支干道交替放行，主干道车流量大，每次放行30S，支车道流量小，每次放行20S。每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5S，此时原红灯不变。用十进制数字显示放行及等待时间。用SSI和MSI器件组成交通信号灯控制电路，并在DICE-3实验箱
2、上进行组装和调试。画出各单元电路图，整机逻辑框图和逻辑电路，写出设计实验总结报告。3、交通信号灯的基本原理十字路口的红绿灯灯指挥着行人和各种车辆的安全通行，示意图如下，有一个主干道和一个支干道，每边都设置了红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮可以通行，在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟，各方向车辆都停止通行。 要实现上述交通信号灯的自动控制，电路中应有主控制器、计数器、时钟信号发生器、计时器、8421BCD译码器和数码显示器、信号灯译码驱动器几部分电路组成，整机电路原理框图如实训图2时钟信号发生器（秒信号发生器） 数字系统是靠时钟信号来工作的，是主控制器和计时器的工作信号，获得脉冲的方法
3、有两种，一是用多谐振荡器直接产生，另外是利用整形电路将其它周期性波形转换成矩形脉冲，多谐振荡器的电路有多种形式，RC环形多谐振荡器，555定时器构成的多谐振荡器，CMOS多谐振荡器，秒信号发生器等。在此我们提供了555定时器构成的多谐振荡器的参考电路。要获得周期为1秒的矩形波，运用公式T=0.7（R1+2R2）C1合理电阻和电容的值取C1=1F，则R1+2R2=1428K主控制器十字路口车辆通行有如下时序图： 开始设主干道通行（主绿亮）支干道不通行（支红亮）持续时间30S； 30S后，主干道停车，支干道仍不通行，这种情况下主黄与支红亮，持续时间5S； 5S后，主干道不通行，支干道通行，这种情况
4、下主红与支绿亮，持续时间20S； 20S后，主干道仍不通行，支干道停车，这种情况下主红与支黄灯亮，持续时间5S，5S后又回到第一种情况，如此循环反复。状态转换如下。设S0=00，S1=01，S2=10，S3=11，实现这4 个状态的电路可用两个触发器构成，也可用计数器构成，本实训采用了异步二-十进制计数器74LS90来实现，采用了反馈归零法实现4进进制计数器，从输出端QBQA得到所要求的四个状态,逻辑电路图如实训图5所示，并用X1=QB，X0=QA。计数器计数器的作用：一、根据主干道和支干道车辆运行时间和黄灯切换时间要求进行30S、20S、5S计数；二、向主控制器发出状态转换信号，主控制器根据
5、状态转换信号进行状态转换。计数器一方面用秒脉冲信号外，还应受主控制器的状态控制，计数器工作情况：计数器在主控制器进入状态S0时开始计数，后产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S1，计数器开始计数5后又产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S2，计数器开始2计数，2后也产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S3，计数器又开始计数5后同样产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器回到状态S0又开始新一轮循环。从以上分析中，容易求得30S、20S、5S计数器的归零函数
6、A、B、C而L=A+B+C取反后送到主控制器的时钟端作为主控制器的状态转换信号，计数器的电路图如实训图6。注：实训图6中、可以用高电平或悬空代替。原因：虽然可能同时有两个反馈归零信号满足，但5秒快于20秒和30秒，而20秒快于30秒。信号灯的译码电路主控制器的四种工作状态分别要控制主、支干道红、黄、绿灯的亮与灭，灯亮为1，灯灭为0，可列出信号灯的真值表信号灯译码电路真值表主控制器状态主干道支干道X1 X0红灯R 黄灯Y 绿灯G红灯r 黄灯y 绿灯gS00 00 0 11 0 0S10 1 0 1 01 0 0S21 0 1 0 00 0 1S31 1 1 0 00 1 0组装和调试在实验箱上按
7、各单元电路分别搭接秒信号电路、主控制器、计数器、信号灯译码器、数字显示译码器，然后按以下步骤进行：（1）秒信号电路的调试，用555定时器接成多谐振荡器产生秒脉冲信号，选取适当R、C参数，使T=1S，用示波器加以测量。 （2）主控制器的搭接，用集成异步计数器74LS90反馈归零法联成四进制计数器，将周期为1秒的方波送入CP端，观察主控制器的状态变化变化规律（00-01-10-11）。（3）计数器的搭接，用集成异步计数器74LS90反馈归零法联成5S、20S、30进制计数器，将周期为1秒的方波送入计数器的CP端，接入主控制器的状态信号X1、X0并将将计数器的状态转换信号送入主控制器的CP端，观察计
8、数器是否按30S、5S、20S、5S、30S循环计数。（4）信号灯译码电路的搭接 用74LS00（四2输入与非门）和74LS04（六反相器）接成信号灯译码电路，输入来自主控制器的状态转换信号X1、X0，观察六个发光二极管是否按要求发光。（5）整机联调，使交通信号灯电路正常工作。选择的元器件（1）集成电路74LS90 3片，74LS48 2片，74LS00 2片，74LS20 2片，555 1片，74LS04 2片（2）电阻620K二只,150K一只（3）电容0.01F和1F各1只（4）发光二极管(红、绿、黄各2只)（色环电阻颜色代表数字：棕1、红2、橙3、黄4、绿5、蓝6、紫7、灰8、白9、黑
9、0；金色表示误差5%或10-1；银色表示误差10%或10-2）常用数字集成电路外引脚排列图：二4输入与非门74LS20引脚图最终在multisim中仿真图：4、实训过程遇到的问题及解决方法 555定时器的和接反了，出现不是秒信号，闪烁过快。 解决方法：将和交换一下位置。 有时芯片的和会忘记接上。 解决方法：接上和。 接错电路，出现短路，试验箱这个熄灭。 解决方法：检查电路找出短路线路。 最后灯泡的输入没有接非门，出现灯泡是逐个熄灭，不适逐个亮起。解决方法：将六个输出给灯泡的线路接个非门。5、总结及心得体会 在这一周的实习中，先认识了555定时器，并知道其功能，引脚。只有有掌握了一些像74LS90、74LS00、74LS04等芯片的引脚。实习让我了解到了数电电路的设计，并能够自主设计并实现一些基本的电路。我能够充分的使用电路试验箱，掌握其基本接线基础。这周实训设计交通信号灯，最终完成了其电路接线，实现了最终的效果。这让我充分的了解到数电的设计与实现。
