数字逻辑交通灯设计基于SN74ls192DOCWord文件下载.docx
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7、此表格式为武汉工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式（适用于学院各类综合设计），各教研室可根据本门综合设计的特点及内容做适当的调整，并上报学院批准。
成绩评定表
黄威学号：
1205030106班级：
类别
合计
分值
各项分值
评分标准
实际得分
合计得分
备注
平时表现
10
按时参加综合设计，无旷课、迟到、早退、违反实验室纪律等情况。
由设计负责人给出
完成情况
30
20
按设计任务书的要求完成了全部任务，能完整演示其设计内容，符合要求。
能对其设计内容进行详细、完整的介绍，并能就指导教师提出的问题进行正确的回答。
报告质量
35
报告文字通顺，内容翔实，论述充分、完整，立论正确，结构严谨合理；
报告字数符合相关要求，工整规范，整齐划一。
5
课题背景介绍清楚，综述分析充分。
设计方案合理、可行，论证严谨，逻辑性强，具有说服力。
符号统一；
图表完备、符合规范要求。
能对整个设计过程进行全面的总结，得出有价值的结论或结果。
参考文献数量在3篇以上，格式符合要求，在正文中正确引用。
答辩情况
25
在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简意明，重点突出，论点正确，条理清晰。
15
在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所提出的问题。
总评成绩：
分
补充说明：
指导教师：
（签字）
日期：
年月日
答辩记录表
黄威学号：
12智能科学与技术01班
答辩地点：
答辩内容记录：
答辩成绩
答辩小组成员（签字）：
年月日
指导教师评语
指导教师：
一、综合设计目的、条件、任务和内容要求：
《数字逻辑》是计算机的硬件基础，计算机专业的重要基础课。
其中组合逻辑电路与时序逻辑电路是这门课程的重点内容。
本课题就是对逻辑电路的综合应用。
在现代城市中，随着人口和汽车的急剧增长，市区交通日益拥挤，要是没有红绿灯作为指挥工具，恐怕川流不息的汽车就会由于混乱而造成严重阻塞。
因此，交通灯是交管部门管理城市交通的重要工具之一。
随着电子与计算机技术的迅速发展，电子电路的分析与设计方法发生了重大的变化。
电子设计自动化技术已成为设计现代电子系统必不可少的工具和手段。
在电子技术领域里，为了便于储存，分析和传输，常将模拟信号编码，即把它转换为数字信号，利用数字逻辑这一强有力的工具来分析和设计复杂的数字电路或数字系统，为信号的储存，分析和传输创造了硬件环境。
本课程设计的任务就是设计一个交通灯的控制器系统。
鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。
具体设计任务如下：
1．熟悉交通灯的工作原理；
2．写出交通灯控制器的设计方案；
3．用硬件加以实现；
4．写课程设计报告。
设计要求：
设计一个主干道和支干道十字路口的交通灯控制电路。
要求：
1．一般情况下，保持主干道通畅，主干道绿灯亮，支干道红灯亮，并且主干道绿灯亮不得少于60S；
2．主干道无车，支干道有车，则支干道绿灯亮，主干道红灯亮，并且支干道绿灯亮不得超过30S；
3．每次主干道或支干道绿灯变红灯时，黄灯先亮5S
按如下要求设计十字路口交通灯。
东西向绿灯亮60干秒，黄灯闪烁5次后红灯亮，红灯亮后，南北向由红灯变为绿灯，60秒后南北向黄灯闪烁5此后变红灯，东西向变绿灯，如此重复。
如果一个单位时间为1秒，这里设定的十字路口交通灯按如下方式四个步骤循环工作：
60个单位时间，南北红，东西绿；
5个单位时间，南北红，东西黄；
60个单位时间，南北绿，东西红；
5个单位时间，南北黄，东西红；
指导教师签字：
年月日
二、进度安排：
第１~2天：
查找资料，熟悉交通灯控制器的设计原理，给出设计总体方案；
第3~4天：
控制器各模块的详细设计；
第5~9天：
硬件连线，调试；
第9~10天：
写课程设计报告。
三、应收集资料及主要参考文献：
1．谢自美.电子线路设计-实验-测试[M].武汉:
华中科技大学出版社,2000
2.汤继华.常用集成芯片使用[M].北京:
北京理工大学出版社,1995
3.康华光.电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,1999
4.范爱平.电子电路实验与虚拟技术[M].山东:
山东科技技术出版社，2001
四、综合设计（课程设计）摘要（中文）：
交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。
交通信号灯控制器主要由计时器、秒脉冲发生器、状态转换控制器、译码显示电路及信号灯组成。
状态转换控制器由SN74LS163实现，通过该芯片的计数功能实现四种状态的循环转换，计时器电路是SN74ls192在秒脉冲信号的作用下实现计时功能，显示电路经过SN74LS192的倒计数功能的控制在七段8421BCD数码显示器上显示数据来实现。
计时器对状态转换控制器通过ENP进行控制，从而实现数字的显示及绿、黄、红灯的转换。
关键词：
交通信号灯；
数字逻辑；
电路设计；
SN74ls192；
SN74ls163
五、综合设计（课程设计）Abstract（英文）：
Inthemoderncity,thereasonwhyurbantrafficisbecomingmoreandmorecrowedisthatpopulationandcarsincreasesharply,Iftherewerenotrafficlights,I'
mafraidtheincessantvehicleswillcauseseriousobstructionduetoconfusion.Therefore,thetrafficlightsisoneoftheimportanttoolsoftrafficadministrationmanagementtosuperviseurbantraffic.Trafficlightsusedinintersection,whichisusedtocontrolvehiclesflow,improvetheintersectiontrafficcapacity,reducethenumberoftrafficaccidents.Trafficlightcontrollerismainlycomposedoftimer,pulsegenerator,statetransitions,decodingdisplaycircuitandsignalcontroller.StatetransitioncontrollerbySN74LS163implementation,throughtheimplementationofthechipcountfunctionthestateofthefourcycletransformation,timercircuitisSN74ls192insecondsundertheactionofthepulsesignaltimingfunctions,displaycircuitafterSN74ls192countdownfunctionofcontrolin8421BCDdigitalscreendisplaydata.ThetimertocontrolstatetransitioncontrollerbyENP,soastorealizedigitaldisplayandconversionofthegreen,yellow,redlight.
Keywords：
Trafficlights;
Digitallogic;
Circuitdesign;
SN74ls192;
SN74ls163
目录
目录I
摘要II
AbstractII
第一章课题设计绪论1
1.1设计目的与意义1
1.2设计条件1
1.2.1硬件平台2
1.2.2软件平台2
1.3工作内容2
1.3.1设计任务3
1.3.2设计要求3
第二章设计简介及设计方案论述4
2.1设计原理4
2.2设计方案4
2.2.1计时部分设计简介5
2.2.2显示器与信号灯设计6
2.2.3信号灯状态转换器设计6
第三章详细设计8
3.1计时器8
3.1.2六十进制减法计数器设计9
3.2信号灯状态转换控制器10
3.3信号灯设计整合11
第四章设计结果及分析13
4.1结果分析13
致谢15
摘要
Abstract
Inthemoderncity,thereasonwhyurbantrafficisbecomingmoreandmorecrowedisthatpopulationandcarsincreasesharply,Iftherewerenotrafficlights,I'
第一章课题设计绪论
交通灯控制器是可以自动控制交通灯，并以倒计时的方式显示出时间，方便行人和车辆在通行时有条不紊的通行，达到交通井然有序，出行人员安全快捷的到达目的地的效果。
本次实验的就是想通过这样的一个实例，结合数字电路课程的学习共同实现这样的一个应用工具，达到理论和实践相结合的目的。
1.1设计目的与意义
随着人口和汽车的急剧增长，市区交通变得日益拥挤，为了解决这一问题，所以发明了交通信号灯以管理交通秩序。
我们学习制作交通信号灯，既可以熟悉各种芯片的使用，又能增强我们的数字逻辑硬件设计能力，因此，我们将展开关于交通灯的课题设计工作。
本设计通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计,提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿的交通灯的状态转换的方法,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化。
因此，在本次课程设计里，将以传统的设计方法为基础来实现设计交通控制信号灯。
本实验设计目的是培养数字电路的能力，掌握交通信号灯控制电路的设计方法。
1.2设计条件
随着电子与计算机技术的迅速发展，电子电路的分析与设计方法发生了重大的变化。
1.2.1硬件平台
图1-1DICE-D8-I（由于资源有限，以DICE-D8-I代替说明）
学校实验室提供有“DICE-D8-III数字电路实验箱”，该型数字电路学习机,设计豪华气派,主机提供了多种信号源;
锁紧插座;
台湾产面包板;
正面印刷字符连线,反面按装元器件,所有信号源频率计等电路全部由CPLD芯片和双面板构成，所有器件均选用上等优质产品,使整机的品质得到提高。
由于正面没有任何元件,从而能有效的降低和避免人为损坏的可能,本机特点：
使用方便,耐用,实验项目灵活,可方便做数字模拟各类实验。
本学习机适用于高等院校及各类职业技术学校的电子技术类教学。
1.2.2软件平台
EWB是一种电子电路计算机仿真软件，它被称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室，英文全称为ElectronicsWorkbench。
该软件提供了示波器、函数发生器、万用表、频谱仪和逻辑分析仪等虚拟电子设备，14种分析工具，4种扫描分析，8000多个元器件模型，使使用者可以方便地进行电路原理图的输入和仿真测试，观察电路的工作状态、稳定性、灵敏度，还可以观察条件、参数变化时电路的变化情况。
EWB软件是一个模拟、开放的电子实验平台。
在它上面，设计人员可以做各种类型、难度各异的电子电路实验和实际电子产品设计，以便方便地修改与优化电路。
1.3工作内容
我们在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案来完善设计。
先制图，后硬件实现。
1.3.1设计任务
交通灯课程设计基于数字逻辑电路，《数字逻辑》是计算机的硬件基础，计算机专业的重要基础课。
其中组合逻辑电路与时序逻辑电路是这门课程的重点内容。
具体任务如下：
1.熟悉交通灯的工作原理；
2.写出交通灯控制器的设计方案；
3.用硬件加以实现；
4.写课程设计报告。
1.3.2设计要求
本课程设计按如下要求来完成，具体要求如下：
1.本设计是适用于东西-南北双向交叉的十字路；
2.东西向红灯亮60s，同时南北向的绿灯亮55s后，切换黄灯，闪烁5s；
南北向由黄灯转为红灯时，开始下一个60s，此时，南北向红灯亮60s，同时，东西向的绿灯亮55s后，切换黄灯，闪烁5s。
以上即完成一个循环；
3.重复运行以上循环，从而实现交通信号灯。
第二章设计简介及设计方案论述
本章简要介绍交通灯的设计原理，以及设计方案。
交通灯的设计原理是：
通过时序电路部分来控制信号灯和七段二进制译码数码管显示器（以下简称显示器），以达到计时与状态转换的要求。
设计方案为：
设计可由两部分组成，一为信号部分，包括用于控制交通信号灯点亮与熄灭的控制部分和信号灯；
二为计时部分，通过倒计时，以60s为循环的周期来计时，由计数器和显示器构成。
2.1设计原理
交通信号灯包含两部分时序电路以及一些辅助的组合逻辑电路。
计时部分是需要时序电路来实现的，而状态转换也可由时序电路控制；
组合逻辑电路用于实现逻辑控制功能。
二者的关系由下图可以说明：
图2-1各部分关系图
2.2设计方案
交通灯的信号有时间信号和通行信号，时间信号用于提示等待和通行的时间，通信信号则由颜色为红、黄、绿的三种灯来实现。
因此，设计可由两部分组成：
一为信号部分，包括用于控制交通信号灯点亮与熄灭的控制部分和信号灯；
实现上述两部分以后，计时部分输出一个反馈信号给信号部分，在特定时刻来实现信号灯的明灭状态切换。
2.2.1计时部分设计简介
《数字逻辑》一书中，该教材第六章提到采用中、大规模集成电路的逻辑设计讲解了使用用SN74ls192芯片制作减法器的方法，所以通过学习对这个芯片的使用，制作一个六十进制的减法计数器，以达到计时的目的[1]。
实际工作中，考虑到六十进制可由一个六进制部分的十位电路与一个十进制的各位电路来构成，所以，选材时直接选用十进制的计数器SN74ls192芯片。
以下为该芯片模拟图与各管脚功能介绍：
图2-2芯片SN74ls192图示
管脚说明：
1.A、B、C、D各管脚为芯片的输入端，置数功能时使用；
2.QA、QB、QC、QD各管脚为芯片的输出端，输出为8421BCD码，QA对应最低位，QD为最高位；
3.DOWN、UP管脚为功能选择端。
当DOWN输入时钟脉冲信号时，UP输入“1”，芯片以信号时钟时间为周期做常规减法计算，即减1法，UP输入为“0”时，做减2法计算；
当UP输入时钟脉冲时，DOWN输入“1”，芯片做加法运算；
4.BO’、CO’两端口分别对应借位输出和进位输出，LOAD’端口为置数端；
5.CLR端口为清零端。
功能表如下：
表2-1SN74ls192的功能表
输入
输出
CLR
UP
DOWN
LOAD’
D
C
B
A
QD
QC
QB
QA
1
X
d
c
b
a
cp
加法计数
减法计数
SN74ls192功能丰富，满足此课题设计要求，因此，本次设计的计时部分选用该芯片作为核心器件。
详细设计在下一章说明。
2.2.2显示器与信号灯设计
显示器设计相对简单，考虑到74ls192输出端直接对应为8421BCD码，所以，直接使用8421BCD译码数码管，即DCD_HEX。
该数码显示器管脚从左至右对应QD、QC、QB、QA。
图2-38421BCD译码数码管
信号灯直接选用相应颜色的发光二极管即可。
2.2.3信号灯状态转换器设计
在设计信号灯前，通过学习交通知识，了解到信号灯的状态循环，当东西向红灯亮60s，同时南北向的绿灯亮55s后，切换黄灯，闪烁5s；
南北向由黄灯转为红灯时，开始下一个60s，此时，南北向红灯亮60s，同时，东西向的绿灯亮55s后，切换黄灯，闪烁5s，如此往复循环。
给出如下时序图进一步说明：
图2-4信号灯时序图
从图2-4可以看出，交通信号灯的一个循环周期为120s，东西向与南北向总共有四个状态，即为东西向红灯时，南北向有绿色、黄色两个状态，同样的，南北向红灯时，东西向有绿色、黄色两个状态，总共为4个。
因此，可以用二进制数表示为00、01、10、11。
由于四位二进制计数器SN74ls163可以实现上述四个状态的循环，我们采用此芯片作为信号灯的状态转换控制器。
以下给出SN74ls163的功能与管脚说明：
图25SN
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