数字逻辑课程设计报告--交通灯控制器

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1、数字逻辑课程设计报告——交通灯控制器学院名称：学生姓名：专业名称：班级：实习时间：2013年6月3日——2013年6月14日一、实验目的：1．掌握时序逻辑电路的设计方法，灵活运用理论知识。2．提高自己的数字系统设计能力和实际动手能力。3．了解如何将数字电路设计应用到自动控制系统中，从而提高解决实际问题的能力。二、实验任务与要求1.红绿灯交通信号系统外观示意图倒计数计时器绿灯黄灯红灯红黄绿灯灯灯2．总体任务及要求⑴在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯；另一个方向是红灯、绿灯、黄灯。

2、⑵设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上红灯亮的时间是30s，另一个方向上绿灯亮的时间是20s，黄灯亮的时间都是5s。⑶用两组数码管，实现双向倒计时显示。3.总时序工作流程图控制器状态S0控制器状态S1控制器状态S2控制器状态S3支干道红灯亮主干道绿灯亮支干道绿灯亮主干道黄灯亮定时30定时5秒定时20秒定时5秒支干道绿灯亮支干道黄灯亮主干道红灯亮主干道红灯亮三、总体方案的设计1、主控电路在设计要求中要实现四种状态的自动转换，首先要把这四种状态以数字的形态表示出来，可以通过两位二进制数表示所

3、需状态（00—Gr,01—Yr,11—Rg,10—Ry）,循环状态：（00—01—11—10—00）。可以设计一个模为4的计数器，其输出（代表不同状态）既可以循环转换，而且能够控制其他部分电路，所以可以利用74LS74（双上升沿D触发器）设计模4计数器作为主控部分电路。主控电路2、脉冲输出部分脉冲输出部分为555时基芯片构成的多次谐波震荡器，电路原理图如右：其中器件参数分别为R1=4.7kΩ，R2=150kΩ，C1=4.7μF，C2=0.01μF。产生的时钟脉冲为周期T=1s的方波。电容C1充电时，暂稳态持续时间为tw1=

4、0.7(R1+R2)C=0.7×(150k+4.7k)×4.7μ≈0.5s电容C1放电时，暂稳态持续时间为tw2=0.7R2C=0.7×150k×4.7μ≈0.5s因此，电路输出矩形脉冲的周期为T=tw1＋tw2≈1s输出占空比为q=tw1/T≈50%脉冲输出3、红绿灯显示电路红绿灯显示是表示电路所处状态，受到主控电路控制，即主控电路的输出（A和B）决定了主干道和支干道的红绿灯的情况。灯亮用1表示，灯灭用0表示，则有：AB主红(R)主黄(Y)主绿(G)支红(r)支黄(y)支绿(g)000011000101010011100

5、00110100010所以:R=AY=G=r=y=g=AB红绿灯显示电路4、计时部分电路设计要求对不同的状态维持的时间不同，而且要以十进制倒计时显示出来。采用两个74LS161完成计时器状态产生模块设计。要以十进制输出，而又有一些状态维持时间超过10秒，则必须用两个74LS161分别产生个位和十位的数字信号。显然，计数器能够完成计时功能，我们可以用74LS161设计，并把它的时钟CP接秒脉冲。74LS161计数器是采用加法计数，要想倒计时，则在74LS161输出的信号必须经过非门处理后才能接入数码管的驱动，以0000，00

6、01，0010……1111这些状态中靠后的状态为有效状态。首先对控制个位输出的74LS161设计。按要求对系统的状态不同，个位的进制也就要求不同。利用系统的状态量A,B控制74LS161的置数端D0D1D2D3。当系统处在Gr或Rg状态时，个位的进制是十（模10），当系统处在Yr或Ry状态时，个位的进制是五（模5），模10时，有效状态为0110，0111，1000……1111，置D3D2D1D0为0110，模5时有效状态为1011，1100，1101，1110，1111，置D3D2D1D0为1011ABD3D2D1D000

7、0110011011110110101011D0=D3＝ABD2=A⊙BD1=1当状态为1111时，74LS161的状态必须跳到进入下一个循环，此时进位输出为1，把它的CO取反接入置数端。再对控制十位输出的74LS161设计。同设计控制个位输出的74LS161基本类似，用系统状态量A,B控制十位74LS161的置数端D3D2D1D0。当系统处于Gr状态时置D3D2D1D0为1101，当系统处于Yr或Ry时置D3D2D1D0为1111，当系统处于Rg时置D3D2D1D0为1110ABD3D2D1D00011010111111

8、11110101111D3=D2=1D1=A+BD0=A·B同理我们把它的CO取反接入置数端当计数超过10秒时，个位需向十位进位，此时十位计数，其它时间十位保持不变，通过控制十位的CLK端实现这一功能，个位的CO1取反连接十位的CLK端，当个位需进位，即完成一次循环，CO1为1，则十位有脉冲,十位开始计