数字电路课程设计研究报告(交通灯).docVIP

西安院 控制D触发器产生四种状态；控制161置入数据 控制2—4译码器，达到控制二极管的发光模拟红绿灯的目的。 四．单元电路的设计 连接电路为四个模块：时钟产生电路由555产生时钟信号，周期为一秒；计时控制电路使用两片161级联实现计数功能并实现数码管倒数计时显示；主控制器部分由D触发器产生00，01，10，11四种循环状态进而实现161芯片预置数的产生 ；显示部分使用2—4译码器和基本器件实现二极管的亮灭。 时钟信号的产生 利用555产生时钟信号。电路图的连接原理图如下所示，其中3脚输出的就是时钟信号。 2. 两片161级联实现计数功能并实现数码管倒数计时显示电路（在EWB软件中无161芯片且此处无需用到清零端，故用163芯片来实现）： 3：D触发器产生00，01，10，11四种循环状态 ： Q1n Q0n Q1n+1 Q0n+1 主通道 支通道 0 0 0 1 绿30s 红30s 0 1 1 0 黄5s 红5s 1 0 1 1 红30s 绿20s 1 1 0 0 红5s 黄5s 得到驱动方程： D1=Q0非 D0=Q1异或Q0。 电路如下： 4．2—4译码器和基本器件实现二极管的亮灭： 由2—4线译码器工作原理与控制部分D触发器输出和电路功能能要求红绿灯亮暗关系可连接电路如下： 5.各模块连接关系 ①555是动力，D触发器是核心；555电路负责提供一秒的cp脉冲，供给161的工作，而D触发器的脉冲由161提供，可以说555为整个电路提供了驱动。D触发器组成控制部分，要达到既能控制计数部分输入模值，又能提供正确的红绿灯显示部分输入的目的。 ②模块关系。555时钟电路仅与计数部分有关，为两片161提供同步脉冲；计数部分的置入模值由D触发器与本身仅为信号CO共同控制，同时两片进位信号为D触发器部分提供脉冲；红绿灯显示部分仅与控制部分有关，直接接入两片D触发器的输出。 五：总体电路设计 （电路经过软件仿真，显示输出结果正确无误） 选做部分 以上电路实现了交通灯模拟的基本功能，由于面包板大小限制和首次搭接这种规模的电路经验不足，放弃了第二种选做方案，选择第一种选做方案，并选择控制主通道实现，即特殊情况出现时，停止倒计时，次通道由任意状态变回红灯状态，主干道变回绿灯状态。 经过考虑，我将控制D触发器的清零脚与两片161的LT非端，正常状态下，D触发器的清零端接到高位，低位片的LT非端接到本芯片的CO非端，高位片的LT非端接到两个芯片CO和CO的与非。当出现特殊情况时，D触发器的清零脚与两片161的LT非端直接接至低电位。此时，出现主干道绿灯亮，次干道红灯亮，数码管停止计数。如将上三个端接到相应的端时（正常情况下），则计数器正常计数，数码管正常倒计时，红绿灯正常亮暗。 空箭头表示正常工作状态，黑箭头表示表示特殊情况时状态。该方案虽然实现简单，但是其不足之处在于每次特殊情况过后，交通灯的工作状态就由主通道绿灯，支通道红灯开始，不能回到原来的状态。 六．电路组装过程，实测数据波形： 电路按照模块化搭接 1．首先搭接驱动部分——555电路，搭接完成后，测量555的3管脚输出电压是高低变化的，周期1s左右，即为正确； 2．然后搭接控制器部分，搭接完成后，在两输出端接发光二极管和保护电阻，由555电路提供时钟信号，观察两个发光二极管的亮暗变化是否与预期相符，即：暗暗——暗亮——亮暗——亮亮（Q1Q0）循环为正确； 3．去掉测试二极管，开始搭接红绿灯显示部分，搭接完成后，由555电路为控制部分提供脉冲，控制部分输出接入红绿灯显示部分，观察红绿灯显示是否于预期相同； 4. 最后搭接计数与计数显示部分，搭接完成后，161的数据置入端先接入任意测试数据，由555电路提供脉冲，观察倒计循环显示是否符合所输入的数据，若符合则161与48并数码管搭接正确； 5. 按照经过仿真的电路图，将几个模块搭接在一起，观察显示是否正确，调试电路。 七．调试过程中的问题： 由于是模块化组装搭接电路，所以调试各模块电路不是很复杂，出现故障后可以及时排查，并且很快找到故障位置，使用万用表测量相关芯片的各管脚高地电位，出现异常电压值后，排查接触是否良好，输入是否正确，这样能够很快的解决问题。 在这次的试验中，起先是模块化连接电路，也用了多个二极管来做测试，但是最终出现的问题是：整体电路连接好了之后，电路结果却未像所期望的出来。然后自己就不停的用万用表来测试那个地方不对呀。先看看触发器还会按照以前的那几个状态循环吗？这个是好的，接着再看看其所连接的139的译码器是不是正常译码，如果是好的，接着看灯的变化情况。如果这些是好的，再可以看161片子是否正常工作，如果答案是好的，那么就直接看数码管的显示是否与他的计数符合，如果也是好的，那么就直接将置数端接好