数字电子技术实验与课程设计报告.docx
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数字电子技术实验与课程设计报告
数字电子技术实验与课程设计报告
____交通灯控制电路
学生班级:
学生:
学生学号:
指导老师：
实验时间：
实验地点：
一、课程设计题目
交通灯控制电路
二、设计要求与任务
1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求不考虑主次干道的通行优先情况,仅对两个道路的交汇路口进行红、绿、黄三色信号灯的控制电路设计。
红灯是学号的时间，黄灯五秒，绿灯是红黄时间的差。
2、用红灯秒数正计时，从0开始计，计到绿灯和黄灯的秒数结束，灯的颜色发生转变。
3、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。
三、电路原理图和模块参考电路
1、原理框图
交通控制电路是由计时器、控制器、译码器组成的电路，如图1-1。
计时器是由两片74LS160来完成，译码器是74LS139，双JK触发器是74LS112。
图1
2、信号灯状态与车道运行状态
S0：
H干道的绿灯亮,车道通行，人行道禁止通行;F干道的红灯亮,车道禁止通行，人行道通行。
S1:
H干道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行:
F道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行。
S2:
H干道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；F车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行。
S3:
H干道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；F道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行。
四、各电路的设计
1、计时电路
原理：
通过74LS160（2片）采用串行同步整体置数级连和下一个状态的相应控制来实现44秒和49秒。
原器件的选择及参数
若选集成计数器74160（2片），采用同步整体置数。
74160的功能表表1
芯片引脚：
图2
状态编码与信号灯关系表表2
T44
T49
Q1n
Q0n
Q1n+1
Q0n+1
状态
0
0
0
0
0
0
S0
1
0
0
0
0
1
S0-S1
0
0
0
1
0
1
S1
0
1
0
1
1
0
S1-S2
0
0
1
0
1
0
S2
1
0
1
0
1
1
S2-S3
0
0
1
1
1
1
S3
0
1
1
1
0
0
S3-S0
为什么选择74LS160不选择74190
因为进行仿真的时候，74190无法在MAX-PLUS2上正常运行，所以改成了只能正计数的74160
图3
Inputs
Outputs
CLKGNLDNDNUPDCBA
QDQCQBQAMXMNRCON
XXLXdcba
dcbaXX
XLHL
HLLHHL
XLHH
LLLLHL
LHL
CountUpLH
LHH
CountDownLH
HHX
HoldCountLH
电路接法如下：
图4
2．控制电路
原理：
通过双JK触发器74LS112，输出四个状态Q1n+1,Q1n+1的非,Q0n+1,Q0n+1的非。
两对输入是通过以上的状态表列出Q1n+1和Q0n+1的状态方程，再写出J0、J1、K0、K1的驱动方程，如下：
Q1n+1=T44NT49Q1nNQ0n+T44NT49NQ1nQ0nN+T44T49NQ1nQ0nN+T44NT49NQ1nQ0n
Q0n+1=T44T49NQ1nNQ0nN+T44NT49NQ1nNQ0n+T44T49NQ1nQ0nN+T44NT49NQ1nQ0n
所以J1=T44NT49Q0n
K1N=T49（Q0nN+T44N）
J0=T44T49N
K0=T44+T49
原器件的选择及参数：
74LS112双JK触发器图如下:
图5
表4
74LS112功能表
Inputs
Outputs
PRNCLRNCLKJK
QQN
LHXXX
HL
HLXXX
LH
LLXXX
Illegal
HHLL
Qo/Qo
HHHL
HL
HHLH
LH
HHHH
Toggle
HHHXX
Qo/Qo
电路接法如下：
图6
3.译码驱动电路
原理：
从双JK触发器的两个输出端连到译码器对应的两个输入端A和B，通过译码器译出四个输出Y0、Y1、Y2、Y3。
原器件的选择及参数：
图7
74139功能表
表5
Inputs
Outputs
EnableSelect
GNBA
Y0NY1NY2NY3N
HXX
HHHH
LLL
LHHH
LLH
HLHH
LHL
HHLH
LHH
HHHL
电路接法如下：
图8
4、信号灯
说明：
共六盏信号灯，分别为H干道Hr、Hy、Hg和F干道Fr、Fy、Fg。
仔细观察了译码器输入输出后，知道了还需要在译码器的四个输出后面各加一个非门，再将六盏灯按算好的顺序放入后面，如图7。
5.整个交通灯控制系统的布局
图如下：
图9
波形图：
图10
五.仿真过程与效果分析
1、根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有2个时间显示器，6个交通灯。
首先要将原图进行保存、编译。
打开EDA6000选择ACEX1K30,选择新建模式，按书上的提示设置。
2、管脚锁定，在进行此操作步骤时要特别细心，留意自己原图中的高低位，看清楚每个对应管脚的，正确输入。
完成后要保存
3、打开实验箱，连接实验箱，开始下载。
下载时最好多下载几次。
4、启动计数，观察灯亮的情况是否正确
状态图：
图11
六.实验与设计过程中的问题
1．芯片的选择.
74190由于与版本的原因不能正常使用，因此难于倒计数。
解决办法：
换成74160正计数。
2.CP信号的延迟.
一开始我把74160与JK触发器的CP脉冲接的不是同一个，造成了JK触发器不能同步工作，无法产生编译信号.
解决办法：
接同一个CP脉冲信号.
七.总结与体会.
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，一开始不知道74190的问题，以为是险象竞争，而改了后面的控制电路以减少险象竞争，后来在自己的好奇心驱使下看了一下74190的运行情况，结果发先了它的问题。
2.在设计电路的同时也把书上的知识温习了一遍，而且对它有了更深层次的理解，当实验成功时很有成就感，加强了自己学习这门课程的自信心，同时也对这样简单的设计产生了浓厚的兴趣。
3.书本上学习的东西知识理论上的，到了实践还需要更多的知识和技能，才能把理论的更好的运用于实践，创造出使用的东西，为此，我需要不断的学习，不能满足于现有的知识。
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