数字逻辑电路设计,红绿灯

《数字逻辑电路设计》课程设计总结报告

题目：红绿灯控制器

指导老师：***

设计人员:徐才胜

学号:*************

班级：电气ZY1401班

日期：2016年6月

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：整机逻辑电路图及元器件清单）

一、设计任务书

一、题目：红绿灯控制器

二、设计要求设计一个红绿灯控制器设计应具有以下功能

设计要求：设计一个红绿灯

（1）主道方向绿灯亮（如30s），支道方向红灯亮。

（2）主道方向黄灯亮（如5s），支道方向红灯亮。

（3）主道方向红灯亮（如20s），支道方向绿灯亮。

(4 ) 主道方向红灯亮（如5s），支道方向黄灯亮。

要求有时间显示（顺数、逆数皆可），时间自定。（大于20秒以上）可添加其他能。

实验器材：推荐使用74ls192,74ls74，cd4511，各种逻辑门芯片，数码管等常用且功能灵活的芯片。

三、给定条件

1.只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计。(不一定是实

验用过的)

支道

主道

十字路口交通示意图

二、设计框图及整机概述

1、设计框图

2、整机概述

上图是整个交通灯电路的设计框图。首先，

脉冲发生电路（秒信

号产生单元）是用来给计数芯片产生脉冲的，以便计数芯片可以正常的工作，可以直接使用试验箱上的秒信号产生单元。红绿灯控制

系统是整个电路的核心，它控制着红绿灯的亮灭、数码管的显示以及控制计数时间，所以对于这个部分的设计是非常重要的。

计数系统我们可以用计数芯片192来实现，采用置数或者置零的方法都可以让实现某一个时间段的计数。译码显示系统是用来显示时间的，

它将计数系统所记的时间用数码管显示出来，以便我们可以更清楚的知道红绿灯亮灭的时间。状态计数模块

可以控制整个电路的状态

显示，显示主支路上的红绿灯。最后的红绿灯部分用三个红色

发光二极管将我们所设计的电路功能直观的表现出来。

三、各单元电路的设计方案及原理说明

脉冲发生电路：正常情况下用555定时器产生秒信号，本次试验中直接采用试验箱上的信号产生单元

译码显示单元：由专用数码管显示译码器和数码管组成，实现将计数器上的信号显示出来的功能，本次试验中会直接采用试验箱上的译码器

状态控制系统：

状态计数机的设计（4状态基于2个D触发器）

两个D触发器维持四种所需要的状态（S0为低位，S1为高位）。

计数系统：

（1）主道方向绿灯亮（如30s），支道方向红灯亮。(状态1,S1S0=11)（2）主道方向黄灯亮（如5s），支道方向红灯亮。(状态2,S1S0=10)

（3）主道方向红灯亮（如20s），支道方向绿灯亮。(状态3,S1S0=01) (4 ) 主道方向红灯亮（如5s），支道方向黄灯亮。(状态4,S1S0=00)灯亮为1，灯灭为0

我们利用74LS192进行该电路图的设计，利用两块芯片作为显示器的高位和低位。该芯片的功能表如下图：

如图：11为置数端，4为减计数端，5为加计数端，12为非同步进位输出端，13为非同为借位输出端，MR为清楚段，P0，P1，P2，P3为计数器输入端，Q1，Q2，Q3，Q4为数据输出端。上图为其功能表。由于本次是减计数，所以采用4,13端口的功能进行减计数的相关运算。由此，我们得出状态表和逻辑表达式。如下：

计数系统每对应一种状态，就会设置一种时间，对应如上表。

高D=0 高C=0 高B=S1S0+S1'S0=S0

高A=S1S0

低D=0 低C=S1S0'+S1'S0'=S0' 低B=0

低A=S1S0'+S1'S0'=S0'

计数系统和显示系统对应的电路图：

状态控制系统：

状态计数机的设计（4状态基于2个D触发器）

两个D触发器维持四种所需要的状态（S0，S1）。红绿灯控制系统设计（得出逻辑表达式）：

主红=S1'S0+S1'S0'=S1' 主黄=S1S0' 主绿=S1S0

支红=S1S0+S1S0'=S1 支黄=S1'S0' 支绿=S1'S0

S0,S1分别为Q1,Q2的输出端。S0’,S1’分别是S1，S2的非。

四、调试过程及结果分析

（1）进行计数系统电路的接线与调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，

（2）进行交通灯控制器以及显示部分的接线与调试。

（3）最后进行交通灯（即发光二极管）的接线与调试；

（4）判断各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。若是出现了错误，则一个部分一个部分的检查电路，找出问题，解决问题。

最终调试如下：

接上电源,便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为25秒，主道方向绿灯亮（30s），支道方向红灯亮。(状态1,S1S0=11)，主道方向黄灯亮（5s），支道方向红灯亮。(状态2,S1S0=10)，主道方向红灯亮（20s），支道方向绿灯亮。(状态3,S1S0=01)，主道方向红灯亮（5s），支道方向黄灯亮。(状态4,S1S0=00)，灯亮为1，灯灭为0，如此循环下去。

五、接线调试中的体会

1.在接线过程中，掌握一定的原则，有先后顺序。各模块之间的接线关系必须要明确，接线过程中必须注意美观性还有课检查性。

2.在接线前必须好好熟悉自己所画电路原理图，理清各个部分，各个元件之间的关系，这样才能更好，更快的接线。

3.在调试过程中，必须要好好检查线是不是接上，是不是接错，不然