数子电路课程设计.docx
- 文档编号:13339616
- 上传时间:2023-06-13
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:145.26KB
数子电路课程设计.docx
《数子电路课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数子电路课程设计.docx(15页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
数子电路课程设计
西安邮电学院
数字电路课程设计报告书
——交通灯控制器
学院名称
:
电子工程学院
学生姓名
:
樊静轩(11)
专业名称
:
光电信息工程
班级
:
0901
实习时间
:
2011年12月19日——2011年12月30日
一.课程设计题目
十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全运行,实现红绿灯的自动指挥是城市交通管理自动化的重要课题。
为了更好的了解并熟悉这方面的基本知识和原理,本次课程设计利用数字电路的基本设计方法,设计一个简单的交通灯自动控制系统。
进一步了解如何将数字电路设计应用到自动控制系统当中去,从而提高解决实际问题的能力,为以后的进一步学习打下良好的基础。
1.通过系统的设计、电路的安装与调试、逐步掌握课程设计的步骤、方法;加强同学们对数字电路的认识,提高理论联系实际以及动手能力。
2.掌握各种数字集成芯片的使用功能,以及芯片功能的扩展。
3.培养基本的设计思想,建立设计理念。
4.提高分析问题的能力,以及学会解决问题的能力。
合理运用控制器,定时器,译码器和秒脉冲信号发生器等元件实现的要求。
加强对各种元件的了解,并掌握一定的推理和检查电路的能力。
二.设计任务和要求
1.设计一个十字路口的交通信号灯控制电路,要求有一条主干道和一条支干道组成的两条交叉道路上的车辆交替通行,在每条道路的入口处设置红、黄、绿三色信号灯,红灯亮表示禁止通行,绿灯亮表示允许通行,黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。
2.主干道亮绿灯时,支干道亮红灯;支干道亮绿灯时,主干道亮红灯。
要求主干道每次放行时间为30秒,支干道每次放行时间为20秒。
3.在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中,要求先黄灯亮5秒作为过渡状态,以便让后来车辆准备停车。
4.设计30秒、20秒、5秒计时的译码显示电路,要求每秒钟改变一次显示数字,最好用倒计时电路实现数字显示。
红绿灯交通信号系统外观示意图如图所示。
三.总体方案的选择
(一)交通灯控制电路分为:
1.时脉产生电路:
产生稳定的“秒”脉冲(f=1Hz)信号,确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。
2.主控制器电路:
根据计时器送来的信号,保持或改变电路的状态,以实现对主、支干道车辆通行状态的控制。
3.计时器电路:
按设计要求,由纪录“秒”脉冲个数完成计时任务,并向主控制器发出相应的定时信号,控制主、支干道通车时间和黄灯亮的时间。
4.倒计时显示电路:
采用计时器数据输出端接入非门,以其反码形式显示倒计时。
5.交通信号灯译码显示电路:
按照主控制器所处的状态进行译码,再驱动相应的信号灯,指挥主、支干道的行人和车辆的通行。
6.交通灯控制系统主要由控制器、计时器、译码器和“秒”脉冲发生器等部分组成。
“秒”脉冲发生器是该系统中计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,经驱动电路驱动信号灯工作。
控制器是系统的主要部分,由它控制计时器和译码器的工作,且脉冲同时送入计数器个位与状态控制器,而状态控制器的始能端由计数器的个位与十位的输出端控制,这样可以避免脉冲的不同步。
这样构成的电路思路清晰功能易实现,且芯片较少。
(二)时序工作流程:
主干道支干道
交通灯控制流程图
四.使用元件
元件名
型号
数量
集成电路
74LS74
1个
74LS08
1个
74LS48
2个
74LS86
1个
74LS00
2个
74LS161
2个
74LS20
2个
74LS04
3个
74LS139
1个
NE555
1个
电阻
51kΩ
1个
100Ω
7个
5.1kΩ
1个
电容
10uF
2个
0.1uF
2个
发光二极管
红色
2个
黄色
2个
绿色
2个
三极管
3DG
1个
导线
——
若干
五.总体方案的设计
模型建立:
主干道
序号
高位片
低位片
东西
南北
Q3Q2Q1Q0
Q3Q2Q1Q0
红黄绿
红黄绿
0
0100
1001
100
001
1
0100
1000
100
001
2
0100
0111
100
001
3
0100
0110
100
001
4
0100
0101
100
001
5
0100
0100
100
001
6
0100
0011
100
001
7
0100
0010
100
001
8
0100
0001
100
001
9
0100
0000
100
001
10
0100
1001
100
001
11
0011
1000
100
001
12
0011
0111
100
001
13
0011
0110
100
001
14
0011
0101
100
001
15
0011
0100
100
001
16
0011
0011
100
001
17
0011
0010
100
001
18
0011
0001
100
001
19
0011
0000
100
001
20
0010
1001
100
001
21
0010
1000
100
001
22
0010
0111
100
001
23
0010
0110
100
001
24
0010
0101
100
001
25*
0010
0100
001
010
26*
0010
0011
001
010
27*
0010
0010
001
010
28*
0010
0001
001
010
29*
0010
0000
001
010
30
0001
1001
001
100
31
0001
1000
001
100
32
0001
0111
001
100
33
0001
0110
001
100
34
0001
0101
001
100
35
0001
0100
001
100
36
0001
0011
001
100
37
0001
0010
001
100
38
0001
0001
001
100
39
0001
0000
001
100
40
0000
1001
001
100
41
0000
1000
001
100
42
0000
0111
001
100
43
0000
0110
001
100
44
0000
0101
001
100
45*
0000
0100
010
100
46*
0000
0011
010
100
47*
0000
0010
010
100
48*
0000
0001
010
100
49*
0000
0000
010
100
交通灯状态表:
状态序号
红黄绿(主干道)
红黄绿(支干道)
00
100
001
01
100
010
10
001
100
11
010
100
以00-01-10-11-00四种循环状态为核心向外扩展。
六.单元电路的设计
(1)主控制电路
利用一片161和一片139来实现主电路的控制功能,主要是通过给161的4个输入端置数为0000,从而使它的输出端Q1Q0=00-01-10-11来使139的Y3Y2Y1Y0=1110-1101-1011-0111的状态的变化来实现交通灯4种状态的变化,而且在倒计时电路反馈回来的高电平才能使它的状态发生一次变化,而且它的每一个状态的变化都能够控制倒计时电路的变化和发光二极管的变化。
所以是把161设计成一个模4的计数器作为主控制电路部分。
(2)脉冲产生电路
主要是通过555芯片设计一个能产生一个以一秒为周期的脉冲电路,正确的把4.7K和150K的电阻以及0.1uF的电容和4.7uF的电容接入电路中产生一秒的连续脉冲。
脉冲产生电路图如下:
(3)倒计时电路
设计倒计时电路用2片161来实现的,实验要求维持的状态的时间不同,而且用十进制显示出来。
在设计第一个状态的时候要求计时30s,而且是从29到0秒的计时,所以两片161,其中一片作为高位片,另一片作为低位片。
高位片从2-0,地位片从9-0的倒计时。
这时第一个状态高位片的DCBA=1101,地位片的DCBA=0110。
第二个状态是主干道的黄灯计时5秒,从4-0。
这时高位片的DCBA=1111,地位片的DCBA=1011。
第三个状态是支干道的绿灯计时为20秒,从19-0。
这时高位片的DCBA=1110,地位片的DCBA=0110。
第四个状态是支干道的黄灯计时为5秒,从4-0。
这时高位片的DCBA=1111,地位片的DCBA=1011
最后由四个状态的高位片DCBA-地位片DCBA:
1101-0110,1111-1011,1110-0110,1111-1011分析得出了高位片的DC端都接高电平,地位片的B端接高电平。
其他的端口由主控制电路来实现。
(4)数码管和二极管
数码管电路由两片74LS48来连接实现,48由多个非门来连接实现。
把48与数码管的7个管脚连接起来,然后把数码管在与地连接来防止被烧坏。
其中倒计时电路的数出端与74LS48通过几个非门连接起来。
另外把74LS48的BI/RBO,RBI,LT都接为高电平,这样数码管就能正常的显示了。
七.总系统电路图
八.心得体会及分析
通过这次试验让我第一次有了自己动手操作电路的经验,进一步了解了一些元件的使用方法,以及使用中与理论的差别。
虽然实验中遇到了一些问题,但通过排除问题是我更深一步了解了连接实际电路应注意的问题。
对枪答器的设计是我初步了解了如何去设计电路和解决设计时遇到的种种问题,同时也开始培养我们养成设计电路的科学方法,以及分析电路的科学方法,这些都是我们在书本上难以学到的宝贵知识与经验。
我首先是非常熟练的掌握了所使用的每个元器件的性能与用法,其次是能够熟练运用列真值表找出连接方式的方法,再有则是元器件的布件和连线,这一方面要做到布件合理,连线美观并非易事,有好几次是已经连好,由于不合理又拆掉重来。
最后是,通过动手,锻炼了动手的能力,和使用万用表发现故障,找出解决问题的途径,这也是今后在做同类设计时十分重要的经验。
西安邮电学院数字电路课程设计成绩鉴定表
学生姓名
樊静轩
班级/学号
光电0901/11
承担任务实验室(单位)
电路与电子技术基础教学部
所在部门
电子工程学院
实施时间
2011年12月19日——2011年12月30日
具体内容
第一周
讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题;选定题目,并设计电路,完成电路设计;电路仿真;领取元器件,开始组装电路;
第二周
组装电路;老师验收电路;写实验报告;实验总结;
成绩鉴定
学习内容
(40分)
基本功能完成情况(25分)
扩展功能完成情况(10分)
其它(5分)
接受单位评价
(20分)
实践能力(10分)
学习态度(6分)
学习纪律(4分)
报告鉴定
(40分)
报告内容与实践过程紧密结合(20分)
报告质量(主题、结构、观点、逻辑、资料、字数20分)
评阅教师姓名
张春茗
职称
讲师
成绩
评语
评阅教师签字
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电路 课程设计
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)