数电课设交通红绿灯设计Word文档下载推荐.docx
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5参考资料5
设计题目
用74LS190在Multisim10.1上实现简易交通灯功能
学生：
孙思丹（学号：
08061019）指导教师（签名）：
1课题概述
1.1功能概述
1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向车道和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为50秒。
时间可设置修改。
2、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；
3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。
4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）。
5、同步设置人行横道红、绿灯指示。
1.2总体结构框图
1.3分工（有则写，没有就不写）
无
2详细设计和实现
2.1方案设计
2.1.1信号灯转换器
两方向车道的交通灯的运行状态共有4种（因人行道的交通灯和车道的交通灯是同步的,所以暂时先不考虑），如图1-2所示
信号灯状态与车道运行状态如下：
S0：
东西方向车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行；
南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行
S1：
东西方向车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行；
S2：
东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；
南北方向车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行
S3：
南北方向车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行
Ga=1：
东西方向车道绿灯亮
Ya=1：
东西方向车道黄灯亮
Ra=1：
东西方向车道红灯亮，人行道绿灯亮；
南北方向人行道红灯亮
Gb=1：
南北方向车道绿灯亮
Yb=1：
南北方向车道黄灯亮
Rb=1：
南北方向车道红灯亮，人行道绿灯亮；
东西方向人行道红灯亮
选JK触发器，设状态编码为：
S0=00
S1=01
S2=11
S3=10，其输出为Q1Q0，
则其状态表为：
表1-3激励函数和输出函数真值表
现态
次态
激励函数
输出
Q1n
Q0n
Q1n+1
Q0n+1
J2
K1
Ga
Ya
Ra
Gb
Yb
Rb
1
d
由上表，易得：
J2=y1;
K2=
;
J1=
K1=y2。
Ra=
·
Ya=
Ga=y2=K1;
R2=y2·
y1;
Yb=
Gb=
。
电路接法如下：
图1-4
2.1.2倒计时计数器
十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。
具体为：
当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1，计数方式工作，直至减到数为“５”和“０”，十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。
在倒计时过程中计数器还向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0。
倒计时显示采用七段数码管作为显示，它由计数器驱动并显示计数器的输出值。
计数器选用集成电路74190进行设计较简便。
74190是十进制同步可逆计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。
74190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功能。
表1-474190的状态表
CTEN
D/U
CLK
LOAD
ABCD
QAQBQCQD
X
XXXX
POS
减计数
加计数
Qa0Qb0Qc0Qd0
图1-5
现选用两个74190芯片级联成一个从99倒计到00的计数器，其中作为个位数的74190芯片的CLK接秒脉冲发生器（频率为1），再把个位数74190芯片输出端的QA、QD用一个与门连起来，再接在十位数74190芯片的CLK端。
当个位数减到0时，再减1就会变成9，0（0000）和9（1001）之间的QA、QD同时由0变为1，把QA、QD与起来接在十位数的CLK端，此时会给十位数74190芯片一个脉冲数字减1，相当于借位。
具体连接方法如图1-5所示。
信号LD由两个芯片的8个输出端用或门连起来，决定倒计时是置数，还是计数。
工作开始时，LD为0，计数器预置数，置完数后，LD变为1，计数器开始倒计时。
当倒计时减到数00时，LD又变为0，计数器又预置数，之后又倒计时，如此循环下去。
图1-6
预置数（即车的通行时间）功能：
如图1-6所示，８个开关分别接十位数74190芯片的D、C、B、A端和
个位数74190芯片的D、C、B、A端。
预置数的范围为6～98。
假如把通行时间设为50秒，就像图１-5的接法，A接0，B接1，C接0，D接0，E接0，F接1，G接0，H接1。
（接电源相当于接1，悬空相当于接0）
向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0：
T0表示倒计时减到数“00”（也即绿灯的预置时间，因为到00时，计数器重新置数），T0=1，此时T0给译码器一个脉冲，使信号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。
接法为：
把两个74190计数器的8个输出端用一个或非门连起来。
T5表示倒计时减到数“05”时。
T5=1，此时T5给译码器一个脉冲，使信号灯发生转换，绿灯的变为黄灯，红灯的不变。
当减到数为“05”（00000101）时，把十位计数器的输出端QA、QB、QC、QD连同个位计数器的输出端QB、QD用一个或非门连起来，再把这个或非门与个位计数器的输出端QA、QC用一个与门连接起来。
2.1.3黄灯闪烁控制
要求黄灯每秒闪一次，即黄灯0.5秒亮，0.5秒灭，故用一个频率为2的脉冲与控制黄灯的输出信号用一个与门连进来，再接到黄灯。
2.2电路图
2.3测试方案
1、根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有4个时间显示器。
但由于4个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制，所以我在设计图1-8电路的过程中，为了简化电路使画图看起来更加清晰，就只接了1个时间显示器。
人行道的红绿灯跟车道的红绿灯是同步的，分别是：
东西方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接南北方向车道的红灯；
南北方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接东西方向车道的红灯。
在图1-8电路中就接了10个灯。
2、点击启动按钮，然后再打开总开关，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50秒，打开总开关，东西方向车道的绿灯亮，人行道的红灯亮；
南北方向车道的红灯亮，人行道的绿灯亮。
时间显示器从预置的50秒，以每秒减1，减到数5时，东西方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，其余灯都不变。
减到数1时，1秒后显示器又转换成预置的50秒，东西方向车道的黄灯转换为红灯，人行道的红灯转换为绿灯；
南北方向车道的红灯转换为绿灯，人行道的绿灯转换为红灯。
如此循环下去。
3、修改通车时间为其它的值再进行仿真（时间范围为6~98秒），效果同3一样，总开关一打开，东西方向车道的绿灯亮，时间倒计数5，车灯进行一次转换，到0秒时又进行转换，而且时间重置为预置的数值，如此循环。
3设计结果及错误分析
3.1设计结果
注：
10个灯中，左边5个表示南北方向的3个车道灯和2个人行道灯；
右边5个灯表示东西方向的灯。
（此图结果表示初始化时，东西方向车道通行，南北方向车道禁止。
人行道恰好相反）
（此图表示方案设计中表1-3中的第4种情况，即南北车道通行，东西方向车道亮黄灯）
3.2结果分析
该设计结果基本实现了要求中的功能，但离实际应用还有一定差距。
不足之处是，此电路不能根据实时路况来合理的控制各方向车道的通行时间。
这方面还有待改进。
3.3改进思路
为了弥补上述不足之处，可以如下改进：
新增2个开关，用来表示东西和南北两方向的路况，1表示拥挤，0表示车道路顺畅。
再设计一个反馈电路，当某一方向路况控制开关为1（即拥挤时），实现适当延长该方向车道绿灯的亮的时长的功能（例如，可增加30秒，此时倒计时器即从80秒开始倒计时）。
4心得
4.1调试心得
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，我总共想过两个方案，另一个方案弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。
所以我又花了几天的时间做出这个方案，这个相对另一个方案比较简单，包括电路原理和连接，和芯片上的选择。
这个方案总共只用了四个芯片，分别为2个74LS190计数器，2个JK触发器。
2、本次设计的不足之处就是，不能够根据路况的实际情况来控制各道路的同行时间。
比如，某一方向的车辆较少时，应当放松一个指令给上级处理系统，作为一个实际路况的反馈，然后适当减少该道路方向的可通行时间（也即减少绿灯亮的时长）。
而当某一方向车辆拥挤时，应适当延长该方向车灯绿灯时长。
故此次设计的电路做的不够完善，不能应用到实际应用中。
3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
认识来源于实践，实践是检验真理的唯一标准。
课程设计对我们的学习也有着不可忽视的作用。
4、通过本次课程设计我学到了很多新的东西，极大地拓宽了我的知识面,锻炼了能力，综合素质得到较大提高，我感到收获不小。
也发现了大量问题，有些在设计过程中已经解决，有些还要待今后慢慢学习，只要学习就会有更多的问题，有更多的难点，但也会有更多的收获。
我又学会了一种软件的使用，既使用Multisim软件进行电路的仿真和测试。
实现预期功能，能够对系统进行快速的测试。
5参考资料
[1]陈汝全主编.电子技术常用器件应用手册.北京：
机械工业出版社，2006年1月第2版
[2]杨刚、周群主编.《电子系统设计与实践》.北京:
电子工业出版社,2005年1月
[3]王永军、李景华主编.《数字逻辑与数字系统》.北京:
电子工业出版社,2005年12月
计算机科学学院
本科课程设计评分标准
（计算机系统结构类）
学生姓名：
指导教师：
年级和专业：
08级计算机科学与技术
指标
最高分
评分要素
评分
预习
报告
20
题目：
3分；
功能描述：
2分；
总体电路框图：
方案：
电路接线图：
6分；
理论结果：
4分
调试
输入电路图：
5分；
编译：
仿真：
10分
验收
要求同学们一切准备就续之后找老师验收（验收之前可以找老师共同探讨），一次验收成功最高分可给20分，两次验收成功的最高分可给10分，三次验收成功的最高分仅能给5分，三次验收仍不成功验收成绩为0分。
正式
功能概述及总电路功能框图：
设计方案：
仿真结果：
5分
课程设计
小结
结果分析：
改进思路：
调试心得：
合作心得：
总分
1本评分标准适用于计算机系统结构类专业课程；
总分满分为100分，成绩参考标准为：
优秀（100>
X≥90）；
良好（90>
X≥80）；
中等（80>
X≥70）；
及格（70>
X≥60）；
不及格（X<
60）；
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