数字电路交通灯课程设计实验报告

理 学 院

《数字电子技术基础》课程设计报告

课 题： 交通灯控制器

专 业：电子信息科学与技术（20081421）

组 员： 熊娟娟（2008142123）

孙 兵（2008142106）

指导教师： 陈 明

完成时间： 11年6月5日

1 一、设计任务及分析

1、设计要求：

设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器。主要街道绿灯亮6s，黄灯亮2s；次要街道绿灯亮3s，黄灯亮1 s。依次循环。

2、任务分析：

当主要街道亮绿灯和黄灯时，次要街道亮红灯(8s)，当次要街道亮绿灯和黄灯时，主要街道亮红灯(4 s)。用MG，MY，MR，CG，CY，CR分别表示主要街道的绿灯、黄灯、红灯，次要街道的绿灯、黄灯、红灯。在此基础，我们增加了数码管倒计时显示模块，达到更加直观显示的目的。

二、设计目的和原理

1、设计目的：

训练学生综合运用所学《数字逻辑》的基本知识，使用电脑EWB仿真技术，独立完整地设计一定功能的电子电路、以及仿真和调试等的综合能力。这次实验主要是利用Multisiml软件来实现整个电路的设计、功能调试以及实验结果显示的功能。

2、设计原理：

三、设计内容及步骤

1、根据设计要求列出交通灯控制器的真值表如表1所示。

2、利用Multisim软件的逻辑分析仪得到最简表达式，从而设计出交通灯的控制模块电路，从而得到dengkong电路及封装芯片如下： 秒脉冲发生器 根据真值表转换的芯片(dengkong)控制交通灯

根据真值表得到数码管控制芯片(DSQ) 交通灯指示

数码管显示倒计数的指示信号

设计原理图 2

MGMYCGCYCRQCQBQDQAMRQDQAQBQCCRCYCGMYMG10987654321

3、附加功能，让交通灯能倒计时显示红、绿、黄灯显示所剩时间。得到真值表如下：

QD QC QB QA MG1 MY1 MR1 CG1 CY1 CR1

0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1

0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

1 1 0 0 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

1 1 0 1 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x X

1 1 1 0 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

1 1 1 1 x x x x x x x x x x x x x x x X x x x x x x x

dengkong电路图：

dengkong封装芯片： 3 4、根据真值表分别得到MG1、MY1、MR1、CG1、CY1、CR1的封装芯片：

Ⅰ、MG1封装芯片及内部电路如下：

MG3MG2MG1QDQCQBQAQBQCQDMG1MG2MG3242322182120191716159141312111087615243QA Ⅱ、MY1封装芯片及内部电路如下：

4 QCQBMY2MY1QAQAMY1MY2QBQC321 Ⅲ、MR1封装芯片及内部电路如下：

QDMR3MR2MR1QBQAMR1MR2MR3987532146QBQAQD

5 Ⅳ、CG1封装芯片及内部电路如下：

Ⅴ、CY1封装芯片及内部电路如下：

Ⅵ、CY1封装芯片及内部电路如下：

X5CY1QDIO1QBIO2QAIO3CY1IO4QBCG2QACG1QDCG1QACG2QB12QDQDQBQACY1CY1QAQB1QDCR4CR3CR2CR1QDQCQBQAQCCR1CR2CR3CR4252423221820191716151413111078961524321QAQBQD12 6 MG1芯片用来控制主通道绿灯点亮时间并且保持在6秒的时间，MY1用来控制主通道黄灯点亮时间并且保持2秒的时间。同时用CR1来保持次通道红灯点亮时间持续8秒。8秒计时完成后，主街道变成红灯，次街道转换成绿灯、黄灯。这时由MR1来控制主街道红灯点亮并保持4秒时间，这时由CG1、CY1来分别控制点亮3秒和1秒。

5、将以上芯片封装成一个芯片DSQ，DSQ封装芯片及内部电路如下：

X1MG1MG3IO1MG2IO2MG1IO3QDIO4QCIO5QBIO6QAIO7X2MY1QCQBQAMY2MY1X3MR1QDIO1MR3IO2MR2IO3MR1IO4QBIO5QAIO6X4CG1QBIO1CG2IO2QAIO3CG1IO4QDIO5X5CY1QDIO1QBIO2QAIO3CY1IO4X6CR1CR4IO1CR3IO2CR2IO3CR1IO4QDIO5QCIO6QBIO7QAIO8MG3MG2MG1MY2MY1MR3MR2MR1CG2CG1CY1CR4CR3CR2CR1QAQBQCQDQDCR1CR2CR3CR4CY1CG1CG2MR1MR2MR3MG1MG2MG3QAQBQCMY2MY1

6、将所有需要的原器件组合，得到最终的电路图。如图所示：

X1DSQMG3IO1MG2IO2MG1IO3MY2IO4MY1IO5MR3IO6MR2IO7MR1IO8CG2IO9CG1IO10CY1IO11CR4IO12CR3IO13CR2IO14CR1IO15QAIO16QBIO17QCIO18QDIO19X8dengkongMGIO1MYIO2CGIO3CYIO4CRIO5QCIO6QBIO7QDIO8QAIO9MRIO10MG 2.5 VMY 2.5 VMR2.5 V CG 2.5 VCY 2.5 VCR2.5 V

U8074LS163NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U81NAND3V150 Hz

5 V VCC5VU84DCD_HEX_DIG_GREENU85DCD_HEX_DIG_GREENU86DCD_HEX_DIG_YELLOWU87DCD_HEX_DIG_YELLOW11109876VCC501U103DCD_HEX_DIG_REDU82DCD_HEX_DIG_RED23124131415161718192021222324252627X1DSQMG3IO1MG2IO2MG1IO3MY2IO4MY1IO5MR3IO6MR2IO7MR1IO8CG2IO9CG1IO10CY1IO11CR4IO12CR3IO13CR2IO14CR1IO15QAIO16QBIO17QCIO18QDIO19 7 四、仿真过程与效果分析

按下"启动／停止"，运行模拟程序，从指示灯上观察实验结果。仿真的另一特点是有逻辑分析仪，双击逻辑分析仪图标即可观察到各点的时序波形如图3所示。其输入信号的通道顺序为：5Hz信号(CLK)，主要街道绿灯信号MG，主要街道黄灯信号MY，主要街道红灯信号MR，次要街道绿灯信号CG，次要街道黄灯信号CY，次要街道红灯信号CR。从波形图上可清楚地看到电路中各点之间的时序关系。

五、参考资料

1、《基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析》 黄智伟等编

2、《电子技术基础 数字部分》 第五版

六、总结体会

开始拿到题目的时候，还不知道怎么去做，因为对这门课程的一般设计都不是很会，对很对芯片的功能不是很清楚，还有EWB仿真软件，以前从来没有接触过，只有现在需要的时候才开始用它，许多功能以及按键都不清楚。现在设计已经做好了，自己感觉还是比较好的，虽然花了很多的时间，但是学到了很多东西。在做这个题目时，遇到了些问题，比如说计数器的接法，最开始的时候采用的是异步清零法，LED灯显示出来的状态总是有问题的。最近我们采用了置数的方式控制计数器的状态，终于达到了实验的要求。在老师给课题的基础上，我们又想到实际生活中有些十字路口的红、绿、黄灯是数码管显示的，因此我们就在原有电路图的基础上对输出端进行了改进，达到了我们预期的目标。但是，中间遇到了很多的问题，例如在元器件封装的时候，不知道是什么原因，有时候软件会自动关闭，保存不及时直接导致前面所有做的工作全部作废，这样浪费了很多时间。反复做了几次之后终于成功。但是至于软件为什么会自动关闭的问题仍然没有搞清楚。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力，使我们的动手能力都有了一定的提高，特别是能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去，提高我们对知识的理解能力 ！