数电课程设计交通灯设计

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称：数字电子技术

题目：交通信号灯控制器

（自选参数）

专业班级：班

学生姓名：

学号：

指导老师：

审批：

任务书下达日期2011年12月15日

设计完成日期2011年12月30日

目录

一、设计总体思路

1.1设计要求

1.2设计总体思路

1.3总体设计框图

二、单元电路设计

2.1同步十进制计数器

2.2 译码器

2.3十进制加／减计数器2.4其他元件

2.5总电路设计图

三、安装及调试步骤

四、故障分析及电路改进

五、总结与体会

六、附录（元器件清单）；

七、参考文献

一、设计总体思路

1.1设计要求

1.设计并制作交通灯控制电路；

2.电路功能为：

1）采用两位数码显示器显示南北方向时间；

采用两位数码显示器显示东西方向时间；

2）交通灯控制器工作流程如下：

1.2设计总体思路

利用我们所学的知识，确定基本的设计思路。电路主要由控制器、定时器、译码器和脉冲发生信号器等部分组成。秒脉冲发生器是系统中定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，经驱动电路后信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。

首先通过74ls160来显示每一步的数字，当为第一步时显为１，当第二步时显示为２，当到４时下一步又回到１以后依此循环。同时通过它与译码器74ls138来控制六个灯的状态和后面的两个74ls192倒计时器来分别显示甲乙两车道的黄绿红灯的闪烁时间。

1.3总体设计框架

１交通信号灯控制电路的系统框图

二、单元电路设计

2.1同步十进制计数器74ls160的引脚图如下

因为74ls160控制的显示管要重1开始到4是一个循环因此要将其d0位至1，再将输出的Q2通过与非门接到清零的引脚来控制循环

2.2译码器

二进制译码器的输入是一组二进制代码，输出是一组与输入代码一一对应的高，低电平信号。由于需要反馈信号，需要2进制进行转换，由此用到3-8二进制译码器74138.其引脚图如下：

真值表如下

从功能表中我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。由该译码器来控制甲乙道的红绿黄灯的状态和74ls192的置数。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。

通过74ls138译码器来控制东西，南北方向的六个显示灯

其真值表如下

由真值表可知各信号灯的逻辑函数表达式为：

G=Y1’Y2Y3Y4

Y=Y1Y2’Y3Y4

R=Y1Y2Y3’Y4+ Y1Y2Y3Y4’

g=Y1Y2Y3’Y4

y= Y1Y2Y3Y4’

r= Y1’Y2Y3Y4+ Y1Y2’Y3Y4

据上述逻辑函数表达式经化简根后可画出交通灯信号控制

2.3十进制加／减计数器

74ls192的功能表：

它的主要功能为：

①CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输

入端。

②LD为预置输入控制端，异步预置。

③CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。

④CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出，

⑤BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。

74ls192的引脚图如下

通过74ls192来控制倒计时的时间

逻辑电路的真值表如下所示：

南北方向所显示的时间应该是59-0、3-0、15-0，由于74192是异步清零，所以要置的数应在原有的基础上加1，即为60、4、15。

2.4其他元件

1、74ls04六非门的引脚图：

真值表如下

2、74ls10三输入与非门的引脚图

真值表如下

2.5总电路设计图

三、安装、调试步骤

1、首先要确定仿真图的结果是否符合课程设计要求，仿

真图要尽可能的清晰，特别是线多的地方注意不要重叠，所

以要仔细看清每条线的走向。并确定仿真图中的元器件是否

在学校实验中心可以找到。若不能则要重新修改电路图。

2、按照仿真图，到实验中心领取所需的元器件，注意，领器件时记得多领一两个备用，

3、测验设备，领到器件和实验箱后，首先检查实验箱的各个部件是否完好，特别是显示管，因为显示管特别容易烧坏，再测验一下芯片插槽是否连结完好，第三，测线，用万能表或者显示灯测验每一根导线连接是否良好，第四，测验芯片，按照各芯片的功能测试芯片是否能正常工作，不能工作的要及时向老师调换。

4、排版、接线，首先，根据仿真图上各器件的位置，排好所要用的芯片，注意尽可能的排得合理，稀松，因为我们所用的芯片插板先对比较小的，且电路比较复杂。第二，接线时应该一个一个模块接，接好后依次检查，切忌接完所有电路时在检查，那样一旦接错检查就非常困难。

5、调试，当接完所有的线后，打开电源，调试、验证电路是否符合要求。

6、验收，当电路完全符合要求且正确时，可让指导老师验收并考虑做拓展功能。

三、电路故障分析及电路改进

故障一：在做仿真时，完全按照真值表画置数显示电路图，画好后发现，理论上该显示60秒，3秒，15秒，3秒的，却显示70秒，13秒，15秒，13秒。高位都接了高电平。而低位正常。

分析：可能是计数器74ls192的高位中的最低位接了电源线或接错了接到了高电平，或者是芯片坏了。

故障二：在连接好电路图后发现，由74ls160控制的显示器的循环不是从1到4 而是从0到3。

分析：可能是计数器的置数连接错误，我们需要置的是001然而实际上置的是000，可能是74ls160的最低为没有接高电平。

故障三：在做仿真时我们需要的六个交通灯当南北方向是绿灯时东西方向是红灯，当南北方向是黄灯时东西方向任然是红灯但是实际上六个灯的显示状态出现了混乱。

分析：可能是接线的时候把译码器的引脚接错了，或是中间接控制六个灯的线路接错了。