倒计时交通灯课程设计文档格式.docx

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六、参考文献13

一、课程设计目的和要求

要求实现逻辑功能，在1-3状态循环。

一、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时刻20s。

二、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时刻20s。

3、红绿灯变换3秒前，黄灯处于闪烁状态，红绿灯变换后黄灯熄灭。

4、采纳两位数码管显示时刻倒计时，倒计时终止红绿灯自动变换。

二、设计方案和大体原理

课程设计方案

方案一

①、S1-S3利用2个SR锁存器，设置00，01，10三个状态，这三种状态恰恰对应电路中S一、S二、S3三种状态。

②、采纳74LS74与外围元件组成脉冲发生器，用于产生脉冲信号。

③、利用4个JK触发器，实现4位计数，作为倒计时显示电路用。

④、采纳2个CD4511和2个七段数码管作为倒计时显示电路。

方案二

①、由D触发器74LS74与外围元件组成单稳态电路，用于S一、S2状态切换（S一、S2正好是相反的状态）。

D触发器是边沿触发器，能够实现五、6管脚同时转换，即东西路和南北路的同时变换。

②、黄灯闪烁电路

能够采纳NE555振荡电路实现，接收到操纵端的信号，NE555的第4管脚得电开始工作，第三脚可输出脉冲信号，而且调整C6或R23能够改变闪烁频率。

③采纳74LS192作为倒计时操纵器件，其输出端可直接作为信号灯转变信号。

方案对照

方案

项目

实现方法

优点

缺点

一

①S1-S3

2个锁存器

简单

电平触发，与时钟信号不匹配、无法实现闪烁功能

②脉冲发生器

触发器

信号稳定

价格较高、电路结构复杂

③计数电路

4个JK触发器

复杂

二

1个D触发器和一个简易脉冲信号发生器

边沿触发，与时钟信号匹配，控制精度高

NE555简易信号发生器

成本低容易实现频率微调

脉冲信号精度稍差些

2个74192计数器

容易处理，可显示数值

综合考虑，为使电路简化、运行稳固，选用方案二。

课程设计原理

任务要求事实上确实是3个状态，不妨设：

S一、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时刻20s；

S二、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时刻20s；

S3、黄灯闪烁，时刻3s。

【表1】

主电路状态与指示灯状态转换

主电路

状态

S1R

S1G

S2Y

S3R

S3G

S1

1

S2

S3

灯数

南北R＝2

东西G＝2

东南西北Y＝4

东西R＝2

南北G＝2

注:

R，G，Y＝红，绿，黄灯。

依照【表1】可知，设计电路只需要3组输出端操纵指示灯，指示灯都是以2个或4个一组。

共计需要

个灯。

三、电路设计

单元电路设计

整体模块设计▲

1、时钟模块：

采纳NE555和RC电路组成振荡电路，产生1HZ时钟信号。

2、计时器模块：

利用2个带预置数的十进制计时器74LS192组成20秒倒计时计时器。

3、显示模块：

采纳2个CD4511作为译码器，将74LS192输出的二进制数转化为BCD码，通过七段数码管显示出具体数值。

4、红绿灯转换模块：

D边沿触发器和其他元件组成单稳态触发器，每接收一个脉冲，红绿灯即交替一次。

五、黄灯闪烁模块：

NE555组成振荡电路，检测到030201时，输出脉冲信号，黄灯处于闪烁状态。

输出指示灯状态设计（显示电路）

依照【表1】，画出显示电路假想操纵电路，如上图，那个电路有5个输入端，只要依照要求输入信号，能够达到设计要求。

显示电路的改良

由假想电路和状态表能够看出南北路红灯和东西路绿灯老是同时点亮和熄灭，南北路绿灯和东西路红灯也老是同时电路和熄灭，因此电路的输入操纵端能够简化为3个，如右图所示。

主电路设计

①、主电路实现S1→S2→S3状态的转换，

↑↓

②、电路转换条件是时刻，电路中需要时钟操纵，即时序逻辑操纵电路。

③、实现S1＝20S，S2＝3S，S3＝20S

整体电路图及工作原理

1．总原理图

电路完整工作进程描述（整体工作原理）

3、74LS192工作状态和状态分析

74LS192工作状态（个位）

74192[7]

74192[6]

74192[2]

74192[3]

74192

74192[B]

数码管

2

3

4

5

6

7

8

9

注：

不填＝0

74192

（2）工作状态（十位）

B

（1）计数模块值为010203时，黄灯闪烁，依照上面表格能够看出关于个位,若B值是低电平有效则有：

B=

+

关于十位数，则B=

因此B=

（个位）+

（十位）+

（十位）

在电路中可采纳4个二极管1N4148（电路图中的D一、D4、D五、D6）作为或门电路。

（2）计数模块为00时，红绿灯交替，那个功能能够不依照真值表来实现，因为74LS192有借位输出端，作用是当倒计时数值变成0时，借位会输出低电平，因此只要个位和十位借位输出端都是0，则意味着现在计数器为00，操纵原理即为借位输出端操纵20秒复位和红绿灯交替变换即可。

元件清单

元件

符号

型号

数量

二极管

D1-D6

1N4148

发光二极管

L3L4L7L8

红色

L1L2L5L6

绿色

L9L10L11L12

黄色

三极管

VT1-4

8050

色环电阻

R1-14

680

14

R15

R16R19R21R27

10K

R17R20R24R26

1K

R18

100K

R22R29

100

R23

510K

R25

R28

510

电解电容

C1C3C5

10uF

C6

C7

100uF

瓷片电容

C2C4

103

芯片

U1U2

CD4511

U3U4

74LS192

U5U7

NE555

U6

74LS74

管座

DIP8

DIP14

DIP16

DS1DS2

稳压电路

U8

7805

四、电路调试

仿真利用multisim软件。

由于本电路结构复杂，元件繁多，难以一步到位、调试成功，为了更易达到仿真成效，能够采纳分步伐试的方式。

1、当计数器显示00时候，红绿灯交替变换。

2、当计数器显示030201时候，黄灯闪烁。

3、最后将2个分步仿真归并在一路，取得完整的仿真电路。

在仿真电路中实现了电路的所有功能，只是由于仿真软件仿真局限性无法实现二极管分立元件组成的或门电路，因此在仿真电路顶用74LS08代替了。

五、设计小结

心得体会

在设计进程中，我第一次综合的运用了如此多的软件，设计进程中不自觉的熟练地把握了很多技术，为了完成设计查阅了大量的资料，认真学习了很多元器件的工作原理，尽管有些没有完全用得上，但我也意识到这也是本次设计的收成。

在设计中，也感觉到自己学识的浅薄，仅仅从书本上面学到的知识是远远不够的，通过设计让我对电子产生了浓厚的爱好，从今以后，我会加倍致力于学习钻研电子知识，并做到理论联系实际，争取用所学到的知识去解决更多的问题。

最后感激老师和列位同窗关于我的设计给予的指点和帮忙！

作品展现

六、参考文献

[1]《数字电子技术大体教程》清华大学出版社阎石

[2]《电子线路设计·

实验·

测试》华中科技大学出版社谢自美

[3]74LS13874LS192说明书