交通灯实验报告——数字电路.docx

飞用中规模器件设计交通灯控制器 、任务要求 1） 通过数字电路的设计，在面包板上模拟交通红绿灯。要求分主干道和支 干道，每条道上安装红（主 R,支r）绿（主G,支g）黄（主丫，支y）三种颜色 的灯，由四种状态自动循环构成（GrY、r RgR y）; 2） 在交通灯处在不同的状态时，设计一计时器以倒计时方式显示计时，并要求不同状态历时分别为： G r:30秒；R g:20秒；Y r,R、y:5秒。 、总体方案 三、单元电路设计 1）主控电路 在设计要求中要实现四种状态的自动转换， 首先要把这四种状态以数字的 形态表示出来。因2*2=4,所以可以两位二进制数表示所需状态0 —G r, 01 —Y r, 10 —R g, 11 —R y）,循环状态：（00-10—11—01—00） 数字电路课程中介绍的计数器就是通过有限几个不同状态之间的循环实现不同模 值计数，由此可以尝试设计一模值为的计数器，其输出（代表不同状态）既可以循环 转换，而且能够控制其他部分电路。在课程设计中本人利用4LS74（双上升沿D触发 器）设计模4计数器作为主控部分电路。 主控电路图如下 7474 IPRN ID1CLK 1 QN2PRN 2Q20 2QN1CLRN 1 Gl2CLRN2CLKD IPRN ID 1CLK 1 QN 2PRN 2Q 20 2QN 1CLRN 1 Gl 2CLRN 2CLK D FuP-FLOPS XOR- 2)秒脉冲产生电路 通过555芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生周期不的方波脉冲, 即不同的 频率脉冲。课程设计需要秒脉冲，利用血个电容，2个电阻。 脉冲产生电路图如下： 5VVS ≤47kL≥R1VCCRST ≤47kL ≥R1 VCC RST OUT o4DIS ■ o4 DIS ■ 15OkL^?≡r 15OkL^ ?≡ r8 R2 THR TRl CoN =ZlOnF- =ZlOnF- Cf 宁 4?7uFC 宁 4?7uF C 0 Simer 3)红绿灯(发光二极管)显示电路 红绿灯显示也是表示电路所处状态其必然与主控电路的状态一一对应受到主控电 路控制，即主控电路的输出Q和Q)决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。 女口亮用1 表示，火用 0 表示，贝U真值表如下: Q2 Qi 主红(R) 主黄(Y) 主绿(G) 支红(r) 支黄(y) 支绿(g) 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 L 0」 T 1 0 1 「0 0 「0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 所以，R =叶y; Y=∕Q∕Qι; G=QQ; r=Y+G; y=∕Q 2Q; g=Q2∕Q1 这里应该注意 我们可以用门电路实现如与门,与非门,非门等)但是这些电路不稳定容易出现错误 如果能够用中规模器件的话我们尽量用中规模器件来实现因为中规模器件不仅较小规 模器件稳定而且接线也教小规模器件简单 上面红绿灯的状态完全由Q和Q控制,我们可以用门电路实现。 红绿灯显示电路接线如下 IDCjICLRNICLKC2PRN2D2CLRN2CLK2QNDFUP-FLOPS74741PRNKTN∣AND2:口RBlNBINBC=JlIQIQN?0F …Ji-LLl滇紳2 X） ID Cj ICLRN ICLK C 2PRN 2D 2CLRN 2CLK 2QN DFUP-FLOPS 7474 1PRN KT N∣AND2 :口 RBlN BIN BC =Jl IQ IQN ?0F … Ji-LLl 滇紳2 X） IFT . E=辺 ?≡^-c=? 3(? )ΦR: ΛliB3 UTPLr *吩叶… 4）计时部分电路 a）计时器状态产生模块: 设计要求对不同的状态维持的时间不同而且要以十进制倒计时显示出来限于实验 室器材本人采用两个74LS16完成计时器状态产生模块设计。 设计思路： 要以十进制输出，而又有一些状态维持时间超过0秒，则必须用两个74LS16分别 产生个位和十位的数字信号显然,计数器能够完成计时功能,我们可以用74LS16设计， 并把它的时钟CP接秒脉冲。74LS16计数器是采用加法计数,要想倒计时，则在74LS161 输出的信号必须经过非门处理后才能接入数码管的驱动74LS48而在显示是最好以人们 习惯的数字0---9显示计时，故在设计不同模值计数器确定有效状态时，本人以000, 0001, 0010-----1111这些状态中靠后的状态为有效状态。 例如：有效状态 101—1100-110—1110-1111 取反0100-0011—0010-000—0000即4——3——2 1 ——0 实现模5的倒计时。 在将74LS161改装成其他模值时既可以采用同步清零法，也可采用异步置数法，但 0000不可