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数电课程设计---红绿灯控制专业：网络工程班级：二班指导教师：何佳姓名：许禄学号：201001040201红绿灯控制设计说明一．设计题目：红绿灯控制要求：控制交叉路口的2方向红绿灯变化。变化时序如图1所示。设置复位开关。图1红绿灯控制时序二．实验设备XFG1、74LS112、74LS192N、74LS08、开关、数码管、红黄绿显示灯泡三、实验原理1.交通灯控制电路的系统图2.分部电路图原理说明（1）脉冲发生器用multisim软件工具中的XFG1设置频率为60HZ，即可得到如下脉冲（2）状态控制器脉冲发生器减法计数器置数控制器状态控制器东西方向交通灯南北方向交通灯复位开关根据设计要求，交通灯四种不同状态如下:S0状态：南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮。S1状态：南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮。S2状态：南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮。S3状态：南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。状态变化图状态编码进位输出CQ1Q0S0000S1010S2100S3111经分析得，有四个状态需要两片JK触发器(74LS112N)实现该状态转换J1=Q0K1=Q0J0=1K0=1C=Q1Q0电路图如下：状态控制器部分主要是控制交通灯按上述四个状态循环变化，设G1、Y1、R1分别表示东西方向的绿黄红灯，G2、Y2、R2分别表示南北方向的绿黄红灯。状态74LS112输出端东西方向交通灯南北方向交通灯Q1Q0G1Y1R1G2Y2R2S000001100S101001010S210100001S311010001由上真值表可得G1=Q1Q0'G2=Q1'Q0'Y1=Q1Q0Y2=Q1'Q0R1=Q1'R2=Q1电路如下图所示（3）置数控制器和减法计数器S0：东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮12sS1：东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮3sS2：东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮12sS3:东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮3s如上图，我们需要用74LS192N十进制加减法计数器来控制各交通灯得时间变化，真值表如下：时间状态个位十位Q1Q0D3D2D1D0C3C2C1C012s00001000013s010011000012s10001000013s1100110000由真值表可得D3=D2=0C3=C2=C1=0D1=1C=Q0’D0=Q0电路如图在电路中我自己又分别将74LS192N的输出接七段显示译码器上来显示时间，可以方便仿真时检查电路是否按照设定时间倒计时。（4）复位开关因74LS192的CR=1时清零，所以在CR端接一个双向开关J1，XFG1脉冲发生端接一个单向开关J2，当按空格键时J1指向1端时，J2闭合，电路开始按当前状态运行；当再按一下空格键时J1指向2端时，J2断开，电路显示部分清零，状态控制端暂停，并跳下一个状态。三．总电路图四．故障分析设计十字路口交通灯我查了很多书籍，看完之后有了大体的思路。首先设计一个周期为1s的脉冲发生器，但设置好后用示波器来测试，脉冲所谓的一周期跟现实生活中的一秒相差很大。所谓的一周期大概有半分钟那么长，而且和状态控制部分连好之后，状态根本不随脉冲信号的变化而变化。试了好多方案都不变化，后来问同学才知道频率设置有问题，经过反复的测试和设置，再仿真状态控制电路就随脉冲信号变化而相应循环变化了。置数部分和倒计时部分需要用到74LS192N，但我对该芯片不是太了解，通过上网查找资料，了解了各引脚代表的含义和作用，明白了如何实现加法和减法计数的功能。再根据自己的要求来分别置数12和3来倒计时，当减至为0后发出借位信号，将借位信号与状态控制电路CLK端口连接，便可以转至下一个状态依次变化。设计复位开关时，刚开始一直在LD'端设置，并没有达到预计的效果，以为LD’时清零端。后来查资料一看是自己记错了，应该让CR端置0才会清零。所以我在CR端加了一个双向开关，仿真后发现状态控制电路一直在循环，并没有停止，我又在74LS112的CLK端加了一个开关，断开后发现置数部分又出现混乱状况。于是我把开关接到了脉冲发生端，再次仿真结果就运行正常了。只是复位开关断开后不能让状态从00状态开始，而是从当前状态的下一个状态开始继续运行。五：总结和设计调试体会刚拿到课题时，对课程设计该怎么弄无从下手。于是我静下心来，温故下数字电路的课本及相关的参考书。然后参仔细认真分析了下题目，照参考书上的例题，了解一般电路的分析和设计，掌握一些常用重要芯片的用法和工作原理。然后采用把整个设计化为小模块的方法，写真值表，列表达式，化整为零的方法来设计。一个个模块相继慢慢完成，最后考虑怎么相连整合成整个设计电路。碰到没有见过或用法说明不清楚的芯片时，只能自己查阅资料，搜集管脚图，即学即用。这样让我对芯片的特性和用法，功能等有了深刻的记忆及应用。学了一个学期的《数字电子技术基础》课程，直到这次课程设计时，才发现，原来自己掌握的知识那么有限，能够运用到实际中的知识更是少之又少。平时，我们都只是学习原理知识，但是没有进行实践。课本知识固然重要，但是实践环节也是不可或缺的环节。许多知识学了就忘，很难将它们长期的保存在脑海中。而且在这次设计中也让我练习了下Multisim和word的学习，熟悉了对画图软件的应用。所以这样的实习还是很有意义和收获的。六、选用教材及参考书教材：《数字电子技术基础》阎石，高等教育出版社参考书：Multisim使用手册，电脑辅助电路设计,《Multisim10电路仿真及应用》张新喜许军王新忠杨雨迎编著机械工业出版社