数字逻辑电路红绿灯课程设计实验报告

题目：红绿灯控制器

指导教师：***

设计人员（学号）：谭晨曦（**********）班级：电信类111班

日期：2013年5月25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）

一、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）。

二．设计框图及整机概述

设计框图：

电源计数器数码显示

脉冲控制红绿灯

红绿灯控制器设计框图

整机概述：

红绿灯控制器由电源模块、脉冲模块、计数模块、控制模块、红绿灯模块以及数码显示模块共六部分组成。电源模块为整机提供电源；脉冲模块提供给计数器作为时钟信号；计数模块为44进制计数器，分别输出到数码显示模块和控制模块作为数码显示信号和控制信号；数码显示模块接收来自计数器模块的信号，表明计数器工作状态；控制模块接收计数器模块输出的控制信号从而控制红绿灯的亮灭；红绿灯模块的亮灭情况见设计任务书。

三、各单元电路的设计方案及原理说明

电源模块：外接，略。

脉冲模块：外接，略。

计数模块：

计数模块内两个计数器（74LS160）CLK外接时钟脉冲信号，A、B、C、D接地，LOAD接高电平。低位计数器（左）的进位信号通过RCO输送至高位计数器（右），使高位计数器仅在有进位时工作。因为我的学号为44，按照任务书要求，再通过将两个计数器的Q c分别接至与非门，以与非门的输出信号作为两个计数器的置零信号，至此，一个四十四进制计数器完成。

控制模块：

控制模块根据以下设计表格，通过四进制计数表示四个时间段内灯的亮灭情况从而控制红绿灯模块，以计数器模块输出的控制信号作为脉冲输入。

控制输出端东西方向南北方向

Q B Q A红黄绿红黄绿

0 0 0 0 1 1 0 0

0 1 0 1 0 1 0 0

1 0 1 0 0 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1 0

由以上表格知：

东西方向：绿=Q B’Q A’，黄=Q B’Q A，红=Q B

南北方向：绿=Q B Q A’，黄=Q B Q A，红=Q B’

数码显示模块：

译码器为74LS48，其中7、1、2、6分别接至计数器输出，3、5、4接至高电平，9~15分别通过电阻与数码管的ABCDEFG相连，H

悬空。

红绿灯模块：

各灯按方向放置，亮灭情况同任务书。

实际电路中各LED灯应与一电阻串联以分

压，以避免烧毁。

四．调试过程及结果分析

按整机电路图接好线之后，便进入了调试环节。调试过程中没发现有虚焊现象，但通过万用表测量却发现有几处焊点短接在一起，在解决短接问题之后接上电源及脉冲后发现计数正常但红绿灯亮灭不

符合任务书要求，经检测线路发现是74LS04芯片中非门恰好接反了位置，重新接线并经确认无误后，再次接入电源及脉冲，此时数码显示管计数为44s时复位，红绿灯亮灭符合要求，表明整机正常工作。

五．设计、安装及调试中的体会

本机设计时采用了模块化设计思想，将整机分为电源模块、脉冲模块、计数模块、控制模块、红绿灯模块以及数码显示模块共六部分。其中电源模块和脉冲模块外接，无需设计。设计的重点在计数模块与控制模块，重中之重则是控制模块。刚开始设计控制模块时有些无从

下手，后来才懂得从红绿灯的亮灭要求入手进行设计，于是做出了上面单元电路中控制模块介绍的设计表格，控制模块就这样设计出来了。通过这个设计，我得到的最大的启示就是：做设计应该从最根本的要求出发，逐级向上设计，这样思路清晰，能避免像无头苍蝇一样乱撞，不但节省时间，而且更易成功。

焊接过程中为节省时间，焊接很匆忙，导致线路杂乱无章，焊点间出现短接情况，甚至接错线，给调试过程带来了很大麻烦，本来是想节省时间，最后却花费了更多的时间，还把自己弄得焦头烂额的。这是一个教训，一方面提醒我目光要放长远来，另一方面也告诉我能省则省，不能省就一定不要省，否则到头来吃亏的只有自己。

六．对本次课程设计的意见及建议

本次课程设计期间，学院长时间开放实验室给学生做设计，并且提供了整套设备及学生需要的器件材料，总的来说是挺好的。为了能够有更好的课程设计环境，我有以下两点建议：

1.希望学院加强对实验室的设备及器件的管理，有些自觉性不高的同学会把一些器件带走，造成其他同学因无相应器件而无法完成调试，进而影响整个课程设计安排。

2.提供电源及脉冲的实验箱似乎工作不太稳定，希望改进。

七．附录

本机完整电路图及所焊接电路板实图：

整机用到的元器件清单：

74LS160 74LS00 74LS02 74LS04 74LS20 74LS48 数码管红黄绿LED灯导线电阻3 1 1 2 1 2 2 6 若干20