数子电路红绿灯课程设计.docVIP

目录 一、设计总体思路，基本原理和框图（总电路图） 1 1．1、总体思路 1 1．2、基本原理 2 1.3、框图 3 二、单元电路设计 4 1、计数器电路 4 2．2、组合逻辑电路 4 三、安装、调试步骤 5 四、故障分析与电路改进 5 五、总结与体会 6 六、附录（元器件清单） 6 一、设计总体思路，基本原理和框图（总电路图） 1．1、总体思路： 首先可以看输出端的部分，输出端是控制三种灯的亮和灭，我们可以采用74LS138译码器然后和与非门共同控制输出。电路主要由记数部分、译码部分、输出逻辑电路部分组成。彩灯控制器有14个状态，利用74LS138译码器将74LS161所输出的二进制代码转化成Y0~Y7八个高电平的输出.并控制后面的逻辑电路。最后利用74LS20和74LS32两种门组成的逻辑电路,按照要求的亮灯顺序点亮红、绿、黄三种不同颜色的灯。从而实现设计要求。 1．2、基本原理： 由于灯之亮灭规律是钟摆样的往复式，其变化规律是：全灭→红→红绿→绿→黄绿→黄→全亮→全灭→全亮→黄→黄绿→绿→红绿→红。变化过程中含有14个状态，故该控制电路可按常规设计一般时序逻辑电路的方法设计起控制器，即利用同步二进制计数器74LS161进行驱动，用两片74LS138译码器接成的4线——16线译码器通过与非门和或门逻辑电路的选通来实现这一控制功能，并且使红、黄、绿三盏灯发生如上往复循环的变化。此过程中的各个状态分别对应下表中的0——13状态。 Q3 Q2 Q1 Q0 Y红 Y黄 Y绿 M0 全灭 0 0 0 0 0 0 0 M1 红 0 0 0 1 1 0 0 M2 红绿 0 0 1 0 1 0 1 M3 绿 0 0 1 1 0 0 1 M4 黄绿 0 1 0 0 0 1 1 M5 黄 0 1 0 1 0 1 0 M6 全亮 0 1 1 0 1 1 1 M7 全灭 0 1 1 1 0 0 0 M8 全亮 1 0 0 0 1 1 1 M9 黄 1 0 0 1 0 1 0 M10 黄绿 1 0 1 0 0 1 1 M11 绿 1 0 1 1 0 0 1 M12 红绿 1 1 0 0 1 0 1 M13 红 1 1 0 1 1 0 0 设Y红、Y黄、Y绿三个输出状态分别表示红、黄、绿三盏灯的变化规律，则由如上表格得知：Y红=M1M2M6+M8M12M13;Y黄=M4M5M6+M8M9M10;Y绿=M2M3M4M6+M8M10M11M12 基本原是主根据上面的分析彩灯的14个状态，可以用74LS161来控制。把74LS161的输出送到译码芯片74LS138。总的输出由一根据彩灯的亮灯顺序而设计的逻辑电路来实现。 1.3、框图 a、框图： b、总电路： 二、单元电路设计 1、计数器电路： 计数器主要实现0到13这十四个数字的顺序显示控制，通过与显示器的连接，每一个脉冲计数一次，均可由74LS161实现，其输出端QA、QC、QD与74LS10的输入端相连接，161的清零端与74LS10的输出端相连，161的时钟信号端与脉冲信号源连接。其电路如下所示： 2．2、组合逻辑电路： 逻辑电路要由3线8线译码器（74LS138）和与非门（74LS10与74LS20）组成，其中还包括或门（74LS32）。由于此控制电路涉及到十四进制数的循环往复变化，故需将两个3线8线译码器接成4线16线译码器通过与非门的选通从而实现彩灯的往复循环变化，其中两个138的输入端A、B、C分别对应相连。其电路如下图所示： 三、安装、调试步骤 把选好的161、138等芯片插在电路板上，做好相应的布局，用导线按照电路图接好线，就可以调试了。 四、故障分析与电路改进 在电路组装过程中，遇到的最大问题是，当时设计时考虑不周全，芯片分布不够合理，出现了许多“特长线”。不但影响布线速度，而且也会给后来的调试带来不必要的麻烦。调试过程中，还遇到了实验板上有插孔不通的情况，导致芯片不能正常工作。连线正确后发现只能实现部分功能，有的甚至不工作。仔细检查后才发现有些电路板是坏的，在判断芯片没坏的情况下，断定电路板有问题还是需要勇气的。所以有时理论是正确的，但验证的时候却是需要一定的时间的。 五、总结与体会 课程设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计。静下心来，仔细分析题目。将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。 通过这次课程设计，使我受益颇多。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时，也培养了我认真严谨的工作作风。 六、附录