福州大学至诚学院
《数字电路》
课程设计报告
专 业：电子科学与技术
姓 名： 宋伟强 吴恩典
学 号：210891218 210891220 指导老师： 蔡超
20xx年10月10日
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目 录
1.简述????????????????????????3
2.设计任务和要求???????????????????3
3.设计原理??????????????????????4
3.1电源电路?????????????????????4
3.2脉冲电路?????????????????????6
3.3显示控制部分电路?????????????????8
3.4状态控制电路???????????????????9
4. 调试记录及运行结果说明??????????????11
5.所需元件列表及预算????????????????12
6.课程设计的心得体会????????????????13
7．附录???????????????????????14
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课程设计名称：交通灯逻辑控制电路设计
一．简述
为了确保十字路口的车辆顺利、流畅的通过，往往都采用自动控制信号灯来进行指挥。其中红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）表示允许通行。
交通灯控制器系统框图
二．设计任务和要求
1.设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWR。它们的工作方式有些事并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄红灯亮。
2.满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯的时间应等于东西方向亮 3
黄、绿灯时间之和。南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和。
3.满足十字路口要有数字显示，作为时间提示。即当某方向绿灯亮时，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“0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，进入下一步某方向的工作循环。
三．设计原理
3.1.电源电路
（1）.电源电路主要由电源变压、整流、滤波、稳压四部分组成，用于供给数字电路的工作电源。如下图所示：
（2）a.电源变压器将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电
路所需要的交流电压5伏的U2。
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b．单相桥式整流电路如下图所示，四只整流二极管D1～D4接成
电桥的形式，故有桥式整流电路之称。单相桥式整流电路的工作原理为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
c．滤波电路
经过整流后得到的脉冲直流纹波还是很大的，所以要经过滤波电路的滤波，滤波电路通常有电容滤波，电感滤波等。RC滤波电路图 由于电感的体积和制作成本等原因，我们多采用电容滤波，其作用是把脉动直流电压中的大部分纹波加以虑除，一得到较平缓的直流电压。
d．稳压电路
由于稳压电路发生波动、负载和温度发生变化，滤波电路输出的直流电压会随着变化。因此，为了维持输出电压稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、
环境 5
温度）等发生变化时，使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件组成。我们采用的集成稳压器是78系列三端稳压器，即L7805。
（3）.其原理图如下图所示：
3.2 脉冲电路
利用555定时器为主组成多谐振荡器，输出频率为1hz，周期为1s的矩型方波，实现脉冲电路功能。555定时器的原理图如图3.2所示，功能表如表1所示：
图3.2 555定时器原理图
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表1 555定时器功能表 输入
阀值输入(vI1)
?
2Vcc
32V?cc 32V?cc 3?
?
输出
复位(RD)
0 1 1 1
输出
放电管T
(vo)
0 1 0 不变
导通 截止 导通 不变
触发输入(vI2)
?
Vcc
3V?cc 3V?cc 3
组成的脉冲电路如下图所示：
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根据功能表和电路图计算如下：
tpL?R2Cln2?0.7R2C
tpH?(R1?R2)Cln2?0.7(R1?R2)C
f?11.43? tpl?tph(R1?2R2)C
取R1=10k?，R2=10 k?，C=47uF。即可实现输出周期为1s的矩
型方波。
同时我们在输出端接上了一个开关，可以控制系统工作的开始和暂停。
3.3 显示控制部分电路
显示控制部分实际上是一个定时控制电路。设计时采用两块同步十进制的加减法计数器74LS190，一块是显示十位，一块是显示个位。个位接成十进制，从9开始倒计时，当到达0时，向高位发出一个借位信号，再继续从9倒计时。译码显示用的是74LS48D来驱动BCD码八段译码器。
即当南北方向红灯亮，且东西方向绿灯亮时，使南北方向的74LS190以减法方式工作，南北方向的数码管从数字“18”开始往下减（此时的东西方向的数码管一直保持显示“18”），当减法计数到“3”时，东西方向绿灯灭，黄灯闪烁三次，即三秒，直到南北方向的数码管为“0”时，南北方向的红灯灭，绿灯亮;而东西方向黄灯灭，红灯亮且东西方向的计数从“18”一直往下减，到此一个工作循环结束。
其原理图如下图所示:
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3.4状态控制电路
按照交通规则，经过译码后输出南北方向的红灯亮时，东西方向的绿灯先亮然后黄灯亮；接着南北的绿灯先亮黄灯后亮，而东西方向一直保持红灯亮。其中双D触发器74LS74的状态表如下表(1) （设所有控制信号均为高电平有效）
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表(1)
由电路图和74LS74的状态与控制输出关系的真值表，我们可得下列东西方向和南北方向绿，黄，红灯的逻辑表达式：
东西方向 绿灯：EWG= Q4Q5 黄灯：EWY=Q4?Q5
红灯：EWR= Q5?
南北方向 绿灯：NSG= Q4?Q5? 黄灯：NSY= Q4 Q5?
红灯:NSR= Q5
其中要求黄灯闪耀几次，所以用时标1s和EWY和NSY黄灯信号“与”既可。当我们接通夜间开关A时黄灯信号会闪耀，通过八位移位寄存器74LS164使一个低电平信号被送到南北和东西方向的红绿灯的与门输入端，所以与门被封锁，使控制器的信号被拒之门外，所以红灯和绿灯是灭的。
其信号灯的控制原理图如下所示：
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四．调试记录及运行结果说明
1.（1）在多次调试中，红绿灯部分不能正常显示，只有夜间功能是正常的工作。
（2）通过从网上重新找资料及重新核对每个结点的连接，红绿灯可以完整的按设计循环工作，且数码管能够正常显示数字。
（3）再次检查每个结点及各个管脚的连线后运行的情况，发现是其中几个管脚接错。
2.（1）初始状态为其中东西方向的红灯亮，南北方向的绿灯亮。
（2）东西方向的数码管从“18”开始一直倒计时到“3”时，南北方向的绿灯灭，黄灯开始会闪烁三下。
（3）一直到东西的红灯灭亮绿灯时，数码管对应显示“18”。
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（4）此时南北方向的红灯开始亮，数码管并从“18”开始倒计时，直到“3”时，东西方向的黄灯开始闪烁三下。
(5)之后, 重复上述过程。
(6)拨动开关A,将进入夜间模式，即东西与南北方向的黄灯会一直闪烁。
(7)拨动开关B时，数码管的显示部分会被关掉，但是红绿灯仍然能够正常运行工作。
（8）拨动开关C时，所有运行工作都进入暂停状态，但往回拨动开关工作正常继续运行。
五．器件列表及核算
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经过初步预算：一共经费要六十左右
六．结论及心得体会:
（1）.焊接前一定要先合理排版以保证电路板简洁性及工作时的清晰性和节省导线的使用量。
（2）.实验过程中由于所用芯片器件比较多，很多引脚对应接线都弄错位置，导致最后的电路不能正常的运行工作，所以焊接前一定要确认每个芯片的引脚及其功能作用。
（3）.焊接技术还是有待提高。
（4）.课内要很好的掌握相关的理论知识，还要将理论与实际相联系
七．附录
1.总的电路图如下:
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2.实物图如下：
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第二篇：本次的数字电路的课设让我们获益匪浅
本次的数字电路的课设让我们获益匪浅，充分让我们懂得了将课本的知识应用到了实践之中，这次的课程设计的目标是制作一个数字闹钟。在制作过程中我们也碰到了许多问题，这让我们在克服困难的过程中学到了许多解决实际问题的经验。
在制作闹钟之前，为了防止在后期制作的过程中出现原理性的差错而进行不必要的拆线，避免浪费时间。我们首先用proteus软件进行了仿真，我们首先想到的就是74163计数器的异步级联，但发现在时位上的这是行不通的，由于时位要在24时清零，所以采用异步清零，时位的最高位在23时由于得不到下一级来的脉冲信号，无法完成清零，所以时位上的两位数只能采用同步信号，当时位上显示23时完成高位的清零和低位上的置数（置零），闹钟的总体设计差不多是这样，但是仿真的结果却总是出乎我们的意料，每次当分位的低位为8时，就会向高位进1，经过一番检查发现，在分位上有一个险象，在8时会有一个低脉冲毛刺，我们本想用电容消除险象，但发现器件根本不够。我们更多的对仿真结果表示怀疑，便决定先初步连接一下电路进行测试，实验的结果证实了我们的猜想，实验中并未出现险象，这让我们也充分明白了实践出真知的道理，要敢于怀疑，敢于实践，如果一直盲目相信仿真结果，我们的进程将止步不前。
在连接完电路之后的测试过程中，我们遇到了更多的挫折，由于电线繁杂，无法确定器件是否能正常工作，测试变得比较困难。但示波器是一个相当有用的工具。在测试的过程中，我
们总结了一些经验，例如，当某个器件上输入引脚的波形而输出波形错误时，首先要检查所有高电位是否接电源，低电平是否已经接地，其次就要拔出输出引脚上的所有线以排除其他引脚对该引脚上电位的影响，然后可以换个器件。由于一开始我们不懂检查输出时要拔出输出上的导线，我们花了很多时间检查不出错误，走了许多的弯路，但总算也是有了宝贵的经验。在制作过程中，由于器件插线的失误，曾经有一接通电源就有一股强烈的烧焦味，幸好马上断开电源，只造成了一片74LS00的损坏，但也花了比较长的时间检查器件故障，所以在以后的实践中，一定要格外小心。
本次的实践我们虽然时最后完成的一组，但在这过程中我们为以后积累了许多经验，这些都是课本里无法学到的。因此，虽然花了很多时间，但这也是值得的。