课程设计-交通灯.doc

目 录

一.设计总体思路及基本原理………………………………………………….1
二.总体控制电路流程图…..………………………………………………...…4
三.各功能实现分电路图…..…………………………………………………...6
3.1.过程步骤控制电路图……………………………..……………………..6
3.2.东西方向定时及显示电路图……………………..……………………..6
3.3.南北方向定时及显示电路图………………..………………………......7
3.4二十四小时及黄灯闪烁电路图……………………..…………………..7
四.总体电路图……………………..……………………………………….......9
五.电路仿真调试几安装…………………..…………………………………...9
六.电路故障分析及其改进……………………….…………………………..10
七.课程设计体会总结………………………...………………………………10
八.(附录一)元件清单…………………………………………………………11
九.(附录二).参考文献…………………………………..…………………….12
十. 课程设计成绩评分表………………………………………...…………..13

13

一．设计总体思路及基本原理

1.1总体思路及框图
本交通灯控制电路要实现诸多功能，过程步骤产生电路，东西南北方向定时显示电路，二十四小时定时和手动控制黄灯闪烁电路。可以用一下框图表示：
一般情况下十字路口东西方向和南北方向的车流量不同，车流量大的方向应该亮绿灯的时间长，相反车流量少的方向红灯就亮的长。所以为各方向分配的时间也不同，现假设东西方向的车流量少，而南北方向的车流量大。显然，分成四个不步骤能达到让各方向时间不同的目的，所以我们选择分四个步骤，并且可以用四个不同的逻辑状态表示这是种不同的过程如下：
1. 东西方向红灯亮40秒，同时南北方向红灯亮40秒（0 0 1）；
2. 东西方向红灯灯亮5秒，南北方红亮黄灯灯5秒（0 1 0）；
3. 东西方向绿灯亮20秒，南北方向灯红灯亮20秒（0 1 1）；
4. 东西方向亮黄灯5秒，南北方继续红灯亮5秒（1 0 0）；
他的总的循环过程如下:
（0 0 1） （0 1 0）（0 1 1）（1 0 0）

1.2定时电路初值逻辑原理
首先，就要电路控制总体上能够在这四个过程中循环运行，这里可以用一片74ls192加减计数器作为产生这四个过程的主控电路，可以去74ls192技术输出端的四个不同的数（0 0 0 1）,（0 0 1 0），（0 0 1 1）（0 1 0 0）标志各个过程。在每个过程产生各个过程不同的定时初值并且送给给方向定时控制电路。每个方向的定时也用74ls192加减计数器通过一秒时钟脉冲驱动，把计时结果送到数码管显示出来，就形成了各个方向的定时电路。定时结束时，74ls192就会产生一个结尾信号，将东西和南北方向这两个信号与非起来作为过程步骤控制电路中74ls192的计数脉冲进行加计数，这样就可以实现循环控制了。一下是步骤控制电路合格定时电路定时初值
的逻辑关系真值表：
东西方向初值表
步骤控制逻辑输出
东西方向计数十位
东西方向计数个位
Qc
Qb
Qa
D
C
B
A
D
C
B
A
0
0
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0

南北方向初值表
步骤控制逻辑输出
南北方向计数十位
南北方向计数个位
Qc
Qb
Qs
D
C
B
A
D
C
B
A
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0

0
0

由于交通灯的倒计时在第个过程结束时将有个零显示所以只能付初值4，而不是5。而且在南北方向付初值是同样也只能付4。再给东西南北两个方向付红灯计数初值是应该将总计数初值付给相应的计数器。若将步骤控制计数器的输出结果经过74138译码器译码，就可以得出每个计数器的处置输入端的逻辑关系如下：
东西方向：十位：D=0；；C=Y1；B=Y4 ；A=0
个位：D =0；C =Y1+Y4；B =0；A=Y1；
南北方向：十位：D=0；C= Y1；B= Y3；A=0；
个位：D=0；C= Y2+ Y3；B=0；A= Y3;
1.3红绿黄灯显示与步骤的逻辑关系
在每一个步骤都将是不同的显示状态，所以要将这种逻辑抽象出来用数字表示。假如逻辑1表示灯亮，逻辑0表示灯灭，可以得到如下的逻辑真值表：（红R绿G黄Y）
各方向红绿黄灯真值表

步骤控制电路输出
东西方向
南北方向
Qc
Qb
Qa
R1
G1
Y1
R2
G2
Y2
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0

同样可以将步骤控制电路的输出结果经74138译码得出如下的逻辑关系：
R1=y1+y2；G1=y3；Y1=y4 ; R2=y3+y4；G2=y1；Y2=y2；

二．总体控制电路流程图

步骤控制产生电路
秒脉冲

南北方向定时显示
东西方向定时显示

黄灯闪烁电路

二十四小时定时和手动控制

（总体框图）
其中个电路中的计数器均为74ls192加减计数器，其引脚图如下：

74192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟和可预置功能。
当清除端CLR=1时，无论有无计数脉冲，QD-QA均为O，即为异步清除。当置数断LOAD’=0时，无论有无计数脉冲，数据输入端D3-D0所置数据被并行送到输出端QD-QA.
当LOAD’=1，计数脉冲从UP送入，则在UP上升沿的作用下，计数器进行加计数，加到9后，进位输出端一个脉冲
当LOAD’=1，计数脉冲从DOWN送入，则在DOWN上升沿的作用下，计数器进行减计数，减到0后，借位位输出端一个脉冲

三.各功能实现分电路图
3.1过程步骤控制电路图
将一片74ls192和一片74ls138构成一个过程步骤控制电路，将74ls192的输出经74ls138译码，根据他们的逻辑关系提供给个方向的定时计数器置数输入端。
下图就是他的功能电路图：

通过上图的电路就可以实现过程步骤循环控制了。
3.2东西方向定时及显示电路图
定时电路主要就是需要确定他的初值，然而他的处置时根据过程步骤确定的下图便是定时电路图了

3.3南北方向定时及显示电路图：
南北方向其实和东西方向的定时电路是一样的，

3.4二十四小时及黄灯闪烁电路图

24小时定时在22点到6点将产生一个脉冲与过程步骤逻辑或和逻辑与形成红绿黄的驱动电平。
四.总体电路图
总体电路图如下：

五.电路仿真调试几安装
首先，我们需要对所设计的电路进行仿真测试。电路仿真调试是做好每一个系统的基础，它可以通过仿真软件仿真而减少硬件开支，加快开发速度，保证开发系统的稳定性。在电路仿真的基础上才能进行下一步的硬件安装。本次设计使用了EWB仿真软件进行设计调试的，用了6个7段数码管显示器和6个发光二极管。
仿真完全正确后，安装前需对所用的芯片和导线以及显示器测试是否完好。再者就可以进行连线安装，硬件调试了。可以利用元器件功能对它进行的测试。
六.电路故障分析及其改进
电路设计逻辑上是正确的，但是当系统第一次启动时，不能正确的显示定时初值，出现了乱码。而且有时候步骤计数不符合参数要求。我想这些问题是由于系统启动时每一块芯片都会自动进行一次预置数和减1计数。所以要解决的关键在于稳定启动瞬间，我的解决办法是给所有的74192芯片的预置数引脚信号与上一个启动开关的信号，即加一个启动开关。开光的两个脚分别和地与高电平相连。接通电源时，预置数引脚和地相与，将启动时，将开关拨到与高电平相连。就可以解决启动乱码问题了。
七.课程设计体会总结
1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。 在整个设计过程中，我用了比较多的芯片，其中不乏没有学过的东西。例如十进制加减计数器74ls192，开始我并不知道如何使用它，对他的管脚功能一无所知，通过发达的网络我下载了一些芯片说明书阅读，并且和同学一起讨论它的使用，这拓宽了我们的知识面了。
2、在设计过程，经常会遇到这样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。有时候在方针是完全可以实现，但是到了硬件连接是就是不能达到要求的效果。所以这两周不管是吃饭还是睡觉，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。不过说也奇怪，整天想着这些问题，脑子和身体觉得有点累。但是每当自己解决了一个问题时就会高兴的忘记所有烦恼和困顿。
3、我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西，对使用过的芯片也非常熟悉了。比如一些芯片的功时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大
八.(附录一)元件清单
74ls00 3片
74ls02 2片
74ls04 2片
74ls08 2片
74ls20 1片
74ls32 2片
74ls138 3片
74ls192 7片

九.参考文献
《数字电子技术基础》 阎石主编 高等教育出版社
《电子技术基础实验》 陈大钦主编 高等教育出版社

电气信息学院课程设计评分表

项目
评价
设计方案的合理性与创造性

硬件制作或软件编程完成情况*

硬件制作测试或软件调试结果*

设计说明书质量

设计图纸质量

答辩汇报的条理性和独立见解

答辩中对所提问题的回答情况

完成任务的情况

独立工作能力

组织纪律性（出勤率）

综合评分

指导教师签名：_____________
日 期：_____________

注： ①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填类容；
②此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、平分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。