数字电路设计课设报告.doc

目 录 1 设计任务 1 2 总体设计方案 1 2.1 方案论证 1 2.2 设计思想 2 2.3 总体方框图 3 2.4 工作原理 3 3 单元电路设计 4 3.1 时钟单元电路设计 4 3.2 数码管显示电路设计 4 3.3 译码显示电路设计 7 3.4 主控电路设计 7 3.5 交通信号灯电路设计 8 4 安装与调试 9 4.1 通电前检查 9 4.2 通电检查 9 4.2.1显示电路的调试 9 4.2.2 74LS161清零模块的调试 9 4.2.3 NE555时钟电路的调试 9 4.2.4 74LS04非门的调试 9 4.2.5 74LS08与门的调试 9 4.2.6 74LS138译码器的调试 9 4.2.7 74LS32或门的调试 9 4.2.8发光二极管的调试 10 4.2.9 按钮开关的检查 10 4.3 结果分析 10 5 总结 10 5.1总结体会 10 5.2 本方案特点及存在的问题 11 参考文献 12 附录I：原理总图 13 附录II：元器件清单 14 1 设计任务 设计一个交通信号灯控制器，有一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置宏、绿、黄三色信号灯。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则禁止行使（给行驶中的车辆有时间停在禁止线之外）。具体要求如下所述。 （1）用红、绿、黄发光二极管作信号灯。 （2）让主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。可用逻辑开关作主支干道检测车辆是否到来的信号。 （3）主干道和支道交替允许通行。主干道每次放行45秒，支道每次放行25秒。 （4）在每次由绿灯亮转换到红灯亮的过程中，要亮5秒钟的黄灯作为过渡。 （5）设置45秒、25秒计时、5秒计时显示电路。 提示：设计时先用仿真软件Multisim测试设计电路是否正确，无误再制作实际电路。 参考元器件：74HC160/190,74HC161,74HC00,74HC08,74HC20,74HC153,74HC138/139，CD4511，CD4060/NE555等。 2 总体设计方案 2.1 方案论证 方案一：采用单片机实现 选用8031单片机，8255并行通用接口芯片，74LS07，MAX692‘看门狗’，共阴极的七段数码管，双向晶闸管，7805三端稳压电源，红、黄、绿交通灯，开关键盘等。系统总框图如下： 图2-1 方案一系统总框图 方案二：采用数字电子技术（核心控制部分用触发器来实现） 交通灯控制系统的原理框图如下图所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。 方案比较: 方案一采用现在比较流行的51系列片机实现对灯的自动控制和同步倒计时输出。该方案能够实现设计所给出的要求，且硬件电路较简单接线较容易。但是，我们现阶段还没有学过单片机的知道，对单片机的具体工作原理不清楚，且完全不懂基于51系列单片机的编程。对单片机而言，程序是其工作的灵魂，而我们对这又是完全不懂，所以就我们现在所掌握的知识而言，要实现这一方案难度很大！ 方案二采用的是基本数字电路，原理比较简单，且其原理和所使用器件都是我们在数字电子技术课程中所学过的。 方案选择: 综上分析，此设计方案选择方案二，其原理简单，便于连线，便于调试，且容易实现，因此，可以通过控制555单稳态触发器输入脉冲信号，采用 74LS160 计数，以 74LS161 控制其清零端，结合74LS04、74LS08、74LS32、74LS20等门电路实现红黄绿灯三种不同周期的计数。 2.2 设计思想 1、要实现的任务如下所述 （1）主支干道都有车 (a)主道方向绿灯亮，支道方向红灯亮。 (b)主道方向黄灯亮，支道方向红灯亮。 (c)主道方向红灯亮，支道方向绿灯亮。 (d)主道方向红灯亮，支道方向黄灯亮。 （2）主干道有车，支干道没车 (a)主道方向绿灯亮，支道方向红灯亮。 (b)主道方向绿灯亮，直到支道有车。 (3)主干道没车，支干道有车 (a)主道方向红灯亮，支道方向绿灯亮，直到主道有车。 2、应满足的工作时序如下所述 （1）交替通车时，本系统应满足两个工作时序。 (a)主干道方向亮红灯时间（30秒）应等于支道方向亮黄灯（5秒）和绿灯（25秒）时间之和，支道方向亮红灯时间（50秒）应等于主道方向亮黄（5秒）、绿灯（45秒）时间之和。 (b)一次循环为1秒，其中红灯亮的时间是绿灯、黄灯亮的时间之和。 3、因此，设计方案如下所述 （1）系统中要求有45秒，25秒和5秒的三种定时信号，设计三种相应的计时显示器电路。计时顺序用顺计时。定时的起始信号由主控电路给出