红绿灯控制设计报告.docx
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红绿灯控制设计报告
《数字逻辑电路设计》课程设计
总结报告
题目:
红绿灯控制器
指导教师:
设计人员:
学号:
班级:
日期:
2013年05月28日
目 录
一.设计任务书
二.设计框图及整机概述
三.各单元电路的设计方案及原理说明
四.调试过程及结果分析
五.设计、安装及调试中的体会
六.对本次课程设计的意见及建议
七.附录(包括:
整机逻辑电路图和元器件清单)
1.设计任务书
基本设计要求:
EWB仿真实现,设计一个红绿灯控制器控制器设计应具有以下功能
(1)东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮。
.
(2)东西方向黄灯亮,南北方向红灯亮。
(3)东西方向红灯亮,南北方向绿灯亮。
(4)东西方向红灯亮,南北方向黄灯亮。
要求有时间显示的(顺数、逆数皆可)时间自定(按学号:
红灯时间(学号)=绿灯时间+黄灯时间(≥5)。
给定条件:
只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计。
二.设计框图及整机概述
数码显示管
数码显示管
计数器
计数器
信号发生器
计数器
红绿灯
控制电路
在信号脉冲作用下,第一个为周期时,0—24s南北方向红灯亮同时东西方向绿灯亮,25—34s,南北方向红灯亮同时东西方向黄灯亮;第二周期时,0—24s南北方向绿灯亮同时东西方向红灯亮,25—34s南北方向黄灯亮的同时东西方向红灯亮。
如此反复。
三.各单元电路的设计方案及原理说明
1.加法计数器部分
计数器部分由脉冲信号发生器,2个160,2个显像管,一个2输入与门及一个2输入与非门构成。
74LS160是十进制的,当个位的计数器计到1001时,需产生一个进位脉冲通过与门给十位的计数器使其计数加1。
当计数计成00110101状态时,需产生一个脉冲使计数的两片74LS160置零。
将个位QB与十位Qc(即数字35)相与并取反后连接至两片74LS160的置零端,即可实现。
以下附上计数器部分仿真图:
2控制电路部分
电路控制部分由1个160、1个2输入4与门、1个2输入或门和一个反相器构成。
74LS160要求共4个脉冲输入,故设定在24秒与34各有一次脉冲,通过与门实现,再通过或门接到160脉冲输入端,控制要求每次循环有2个脉冲,当输入4个脉冲后,QC通过04反相器接到160清零端将其清零。
控制部分电路仿真如下图:
3.红绿灯部分
(1)当数码管显示为0s~24s时,东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮;
(2)当数码管显示为25s~34s时,东西方向黄灯亮,南北方向红灯亮;
(3)接着数码管再显示为0s~24s时,东西方向红灯亮,南北方向绿灯亮;
(4)数码管再显示为25s~34s时,东西方向红灯亮,南北方向黄灯亮。
因此,当计数计到00100100(24s)和00110100(34s)时分别需要产生一个脉冲给控制指示灯的74LS160芯片使其计数加1。
按照题目要求,灯的亮灭顺序与脉冲变化可有下表的关系:
(0表示灯灭,1表示灯亮)
四进制计数器
南北方向
东西方向
QB
QA
红
黄
绿
红
黄
绿
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
故有:
R(南红)=B’,Y(南黄)=BA,G(南绿)=BA’
R(东红)=B,Y(东黄)=B’A,G(东绿)=B’A’
它可以由3个反相器与4个与门来实现。
红绿灯部分仿真图如下:
四.调试过程及结果分析
在仿真过程中,我遇到了不少的问题,一是在计数器分别计数到24s和34s时,向160输入信号脉冲,但总是无法出现符合条件的电路,但经过和同学一起讨论分析并不断改正以后,终于将电路仿真成功了。
二是在红绿灯的连接问题上。
由于在连接红绿灯时需要用到反相器,而且线路比较复杂。
所以总是连错,但经过几次的反复检查后,终于将线路成功连接了。
在电路板的焊接过程我遇到的问题就更多了。
第一是没正确摆放芯片的插槽,使得无法简单方便插芯片并方便使用芯片,之后我拆除后又重新焊了一遍。
第二是没有合理并正确的布线。
由于是第一次做电路板,所以在布局方面考虑的不合理,我将所有的接地端都连在了一起,所以整个电路板非常难看。
最后我狠下心重新焊了一块,最终的作品还不错。
第三是在焊电路板时,总是将有些管脚焊在了一起,最后还是需要一个一个检测,然后将其分开。
在这两个过程中,这需要我们细心的发现问题并大胆的解决问题。
5.设计、安装及调试中的体会
由于数学电路这门课程已经过了一个学期,所以有很多知识都不记得了,所以在刚开始动手时有点无从下手。
由于对各种芯片也不了解,所以在设计时候,需要重新对芯片做出了解,我重新温习了一遍课本并认真研究了例题,然后正确的对芯片做出了正确的认识。
之后在仿真的过程中,我经常搞不懂怎么输送脉冲到控制器使得红绿灯相互转换,经过和同学一起探讨后终于解决了问题,所以我们在遇到问题时要学会向同学、老师请教。
不要一个人冥思苦想,毕竟一个人的力量是有限的
在安装过程中,我们要注重细节,不要因为小的细节而影响结果。
比如,在调试过程中要看芯片有没拿对,还有焊的管脚有没焊在了一起。
还有,就是要考虑电路板的布线的美观。
在调试过程中,我的红绿灯没有正常发光,经过我检查后,原来是我忘了将灯接地了。
以上种种都告诉我们:
细节决定成败。
6.对本次课程设计的意见及建议
课程设计既加强了我们对专业知识了解,又提高了我们的动手实践能力。
这次课程设计让我们可以自主设计,自己检查,这让我们不再是依靠老师来动手实践,确实让我们学到了很多。
课程设计让我对专业有了更深刻的认识。
由于我是比较迟才焊完电路板的,所以发现实验室没有了我所需要的芯片,根本无法调试,还需要问了几个同学借才能调试。
所以,我希望同学们在测试完之后自觉的将芯片放回原处。
还有就是元器件的不足,当我需要焊红绿灯的时候,发现实验室只有几个绿灯而已了,所以无奈用绿灯代替了红灯和黄灯。
我希望学院可以有充足的元器件提供给我们。
七.附录(包括:
整机逻辑电路图和元器件清单)
元件清单:
74LS160:
3个,74LS00:
1个,74LS04:
1个,
74LS08:
3个,74LS32:
1个,74LS48:
2个,
显像管2个,红、黄、绿灯各2个,插槽11个,
电阻20个,导线若干。
整机逻辑电路图如下:
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