数电课程设计报告交通信号灯.docx
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数电课程设计报告交通信号灯
湖南工程学院
课程设计
课程名称数字电子技术
课题名称交通信号灯
专业电子科学与技术
班级1001
学号
姓名**志
指导教师周京广
2012年11月23日
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：
1001班
学生姓名：
**志学号：
指导老师：
周京广
审批：
任务书下达日期2012年11月11日
设计完成日期2012年11月23日
设计内容与设计要求
一．设计内容：
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：
3．功能扩展
1）可以手动调整和自动控制，夜间黄灯闪耀；
2）自选。
二．设计要求：
1．设计思路清晰，给出整体设计框图和总电路图；
2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；
3．安装、调试电路；
4．写出设计报告。
主要设计条件
1.提供直流稳压电源、示波器；
2.提供TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接用面包板、实验箱、导线等。
说明书格式
1、课程设计封面；
2、课程设计任务书；
3、说明书目录；
4、设计总体思路，基本原理和框图；
5、单元电路设计（各单元电路图）；
6、总电路设计（总电路图）；
7、安装、调试步骤；
8、故障分析与电路改进；
9、总结与设计调试体会；
10、附录（元器件清单）；
11、参考文献；
12、课程设计成绩评分表。
进度安排
第一周星期一上午安排任务、讲课。
星期一下午---星期二下午查资料、设计
星期三开始
1、计算机仿真
2、测试元器件
3、调试单元电路
4、调试总电路
第二周星期三——星期四
1、调试验收
2、写课程设计报告书
星期五答辩
地点：
实验楼四楼电子综合实验室
参考文献
《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编
《电子技术课程设计指导》彭介华、主编
高等教育出版社
《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编
华中理工出版社。
一设计原理
交通灯控制系统由置数模块，倒计时模块，显示模块以及红绿灯控制模块组成。
由一片74ls192做加法器产生4中状态，分别为：
S0，S1，S2，S3。
红路灯显示模块根据不同的状态显示，同时通过置数模块给倒计时模块置相应的数；此时倒计时模块开始倒计时并通过显示模块显示；当倒计时模块减至零时，给74ls192一个脉冲信号，使74ls192进入下一个状态，此时红绿灯显示也进入下一个状态显示，如此循环。
1.3总体框图（不包括扩展）如下：
二单元电路设计
先由74la192产生S0，S1，S2，S3四个状态，其中S0为10秒（主干道绿灯亮，支干道红灯亮），S1为5秒（主干道黄灯亮，支干道还是红灯），S2为15秒（主干道红灯亮，支干道绿灯亮），S3为5秒（主干道还红灯亮，支干道黄灯亮）。
根据不同的状态通过与门给倒计时模块相应的数，当倒计时器减至零时，给74ls192一个脉冲进入下个状态。
交通灯置数表
74ls192状态输出
倒计时74192输入端口
Q0Q1
DCBA（十位）
DCBA（个位）
00
0000
1001
01
0000
0100
10
OOO1
0100
11
OOOO
0100
其电路图如下：
2.2倒计时模块
倒计时模块由两片74ls192组成。
74ls192
其中，两片74ls192的输出端分别接显示模块的十位和个位；十位74ls192和个位的74ls192的13引脚（即借位端）通过74ls32相与给置数模块的74ls192一个转换状体的脉冲，同时给自身置数的脉冲，实现不同状太的倒计时。
其电路图如下：
2.3数码管显示模块
显示模块有两片7447和两个数码管组成。
其电路图如下：
红绿灯显示模块
信号灯信号真值表
南北向信号灯
东西向信号灯
S
Q2
Q1
Q0
R（红）
Y（黄）
G（绿）
r（红）
y（黄）
g（绿）
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
2
0
0
1
0
1
0
1
0
0
3
0
1
0
1
0
0
0
0
1
4
0
1
1
1
0
0
0
1
0
由真值表可得其逻辑表达式分别为：
R（红）=Q0Q1’Q2Q0Q1=Q0Q2’
Y（黄）=Q0’Q1Q2’
G（绿）=Q0’Q1’Q2’
r（红）=Q0’Q2’
y（黄）=Q0Q1Q2’
g（绿）=Q0’Q1’Q2’
由逻辑表达式的连接电路图如下图所示;
2.5夜间模式控制器（扩展）
当进入夜间模式时，交通灯只有黄灯闪烁，本模块由两片74ls160构成24进制（代表24小时），利用jk触发器特性保持状态。
当时钟（两片160芯片计时）为22点时，jk触发器输出为高电平，只需将jk触发器输出端Q和1HZ脉冲相与接入黄灯即可实现22点到6点之间闪烁黄灯；
另外将jk触发器Q非端与电源相与接入白天模式（上面）总电源（由于proteus中芯片未提供电源接口，因此图中未画）即可在夜晚使白天工作电路停止工作。
电路图如下：
三，总电路设计
一片74ls192做加法器产生4中状态，红路灯显示模块根据不同的状态显示，同时通过置数模块给倒计时模块置相应的数；此时倒计时模块开始倒计时并通过显示模块显示；当倒计时模块减至零时，给74ls192一个脉冲信号，使74ls192进入下一个状态。
四软件调试
4.1状态1：
南北向绿灯亮，东西向红灯亮，时间为10秒。
4.2状态2：
南北向黄灯亮，东西向红灯亮，时间为5秒。
4.3状态3，南北向红灯亮，东西向绿灯亮，时间15秒。
4.4状态4，南北向红灯亮，东西向黄灯亮，时间5秒。
五电路安装与调试
11月15日，确定仿真图的结果是否符合课程设计要求，打印的仿真图尽可能的清晰，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。
下午按照仿真图，到实验中心领取所需的元器件。
11月16日，领到器件后，首先检查实验台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完好，再就是检测芯片，按照各芯片的功能测试芯片是否能正常工作，不能工作的要及时调换。
之后，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，以免连线时出现“拥挤”的现象。
11月19日，开始正式接线。
开始的时候，我们没有按照老师要一个模块一个模块的连接然后再检测的方法，而是为了图快，一下子就连续接了两个模块，然后一起检测，结果显示的数字是错误的，我们怎么找也找不到错误究竟在哪，于是我们把线全拔了重接，这一次是按照老师的方法重新接线，
我们先连接了产生4个状态的74ls192芯片，接完之后就马上检测，之后我们又给倒计时和数码管显示模块接线，经过检测室正确的，于是我们再把倒计时模块和置数模块连接起来，结果完全正确。
晚上我们又接好了红绿灯显示模块。
11月20日，早上老师来检查调试结果的时候我们才发现我们开始设计的南北向和东西向通行时间是一样的，这样不符合要求，于是老师建议我们把第三个状态改为45秒，于是我们终于在下午的时候改正了。
11月21日，我用两片74ls160和一个jk触发器设计了一个信号灯的夜间模式（夜间只有黄灯闪烁），虽然实现了夜间黄灯闪烁，但是当选择白天模式的时候输入的电压过低数码管显示不明显。
置数模块
倒计时模块
数码管显示模块
红绿灯显示模块
全图
六.故障分析与电路改进
故障一，当接好倒计时和数码管显示模块后，发现数码管显示不是一秒减一而是两秒减二。
分析：
当时我们开始以为是74ls192哪个引脚接错了，于是我们用电线把74ls192的四个输出引脚分别接四个led灯来检测74ls192是否连接正确，结果我们发现74ls192是连接正确的，于是我们想着应该是7447芯片有问题了，我们换了一个7447之后显示就正常了。
故障二，当我们接好所有电路之后运行，不久便发现个位的数码显示管总是从8直接跳到3。
分析：
我们但是想可能是某一个引脚接线松了，我们便一个一个把接头按紧，果然当我们把个位的74ls192一个引脚按紧是这种错误的现象消失了。
七.总结与设计调试体会
两个星期的课程设计虽然很累，但是在其中我也学到了很多东西。
首先，因为数电我们是上个学期学的，所以我们都忘记的差不多了，这次课程设计让我回顾了数电知识，并且有了更深的认识，书本上的知识终归是理论，要想学到真正的知识还是要通过实践。
之外，这次课程设计让我学会了做事要专心，特别是接线的时候，线是越接越多，也越接越乱，只要你稍微不专心，你就有可能把线接到另外一个芯片上去了，或者是通电时候发现不对，仔细一检查后才发现是有一个芯片的电源没接或者哪根线接错了，之后仔细想想，要是当时接线更加专心一点可能就不会有那么多错误了，这样就可以节省很多时间。
此外，让我感触最深的是需要耐心，在接线的时候总是会出现这样那样的错误，有时候找了半天还找不到，有时候改好了又出现了其他新的奇怪的错误，有时候实在没办法又要重接，这些都需要有一定的耐心，如果你没有耐心，你就会烦躁，一烦躁就会更加找不到错误的原因，就可能导致这样的恶性循环，最后自然不会做成功。
另外就是需要细心，只有细心才能保证接线的正确率；只有细心才能更快的找到错误，只有细心才能节省时间。
总之，这次课程设计让我受益匪浅。
让我培养了我严谨细心的态度，因为一不留心接线就会出错，要学会克服线路太多而产生的恐惧心理，保持清晰地思路，细心地做好每一过程，同时让我更加的重视团结合作的重要性。
以后不论做什么都要专心，耐心，细心，只有这样才能把事情做好。
八附录（元器件清单）
型号
数量
74LS04（TTL）
2片
74LS08（TTL）
2片
74LS32（TTL）
1片
74LS10（TTL）
2片
7447
2片
74LS112
1片
74LS160
2片
74LS192
3片
8段共阴数码管
2个
红/绿/黄LED灯
2个/2个/2个
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