简易交通灯控制电路的设计课程设计

姓 名 黄红涛 指导教师 温

凯歌 日 期

前言

在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。有了交通灯之后人们的安全出行有了很大的保障。

自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。

因此，在本次课题为简易交通灯的课程设计中，通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。

本设计分为两个部分：第一部分是由定时器、时钟脉冲驱动和控制器组成的秒脉冲信号发生装置；第二部分是有译码器、发光二极管和数码管组成的交通信号灯以及时间显示装置。各部分采用分模块设计，正文中详细介绍了各模块的功能和原理。

为了完成本次设计，参阅了大量的资料，包括所用到的芯片的详细中英文资料。搜集和查阅资料是一个漫长但是非常重要的过程，获取各模块电路原理，然后经过讨论比较，结合课题要求，确定出一套最合适的方案。小组人员花费几天时间，通过图书馆和上网查阅资料，分别查阅到相应资料。经过商讨，结合现有资料，制定基本框架，并基本定出电路图。在MULTISIM软件里进行电路仿真，来验证电路的正确性。通过仿真来验证实验原理和电路的正确性。在整个过程中，充分发挥主观能动性，将平时所学的理论知识和实际相结合，往往理论可行的东西，实际并不一定能出现结果，这就是我们需要解决的问题，通过问老师或者查资料来分析解决问题。最后确定仿真没有错误后，汇总电路图。

本设计分为两大部分，交通信号灯以及译码显示电路（时间显示）部分由黄红涛同学和韩白雨同学负责主导设计；秒脉冲信号发生以及控制部分由任永刚同学负责，最后进过整合后得到完整系统。

由于缺少实践经验，并且知识有限，所以本次课程设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。

黄红涛

2010年12月29日

目录

前言………………………………………………………………………………………………2

题目………………………………………………………………………………………………4

摘要………………………………………………………………………………………………4

关键字……………………………………………………………………………………………4

设计要求…………………………………………………………………………………………4

正文………………………………………………………………………………………………5

第一章系统概述……………………………………………………………………………5

设计思路…………………………………………………………………………5

方案论证及原理框图……………………………………………………………5

第二章 单元电路设计与分析……………………………………………………………7

秒脉冲发生器……………………………………………………………………7

主控电路模块……………………………………………………………………9

倒计时计数器模块………………………………………………………………13

交通灯显示模块…………………………………………………………………15

第三章 系统综述…………………………………………………………………………18

总体电路图………………………………………………………………………18

仿真结果…………………………………………………………………………19

问题与解决………………………………………………………………………20

第四章 结束语 …………………………………………………………………………21

第五章 参考文献 ………………………………………………………………………21

第六章 收获与体会……………………………………………………………………22

第七章 元器件明细表 …………………………………………………………………22

第八章 鸣谢……………………………………………………………………………26

教师评语 ……………………………………………………………………………………27

【题目】简易交通信号灯控制器 【摘要】

在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。

自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调，多值化方向发展，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。

因此，在本次课程设计里，将以传统的设计方法为基础，引入了数字电路，将模拟信号转化为数字信号，利用了数字逻辑这一强大工具，同时还运用了Multisim软件对所设计电路进行了仿真。

【关键字】秒脉冲发生器 减计数器 主控电路 译码电路 数码显示管 【技术要求】

设计一个十字路口的红、绿、黄信号交通灯控制电路，计提要求如下：

1.实现定周控制：主干道绿灯45秒，支干道绿灯25秒；

2.每次由绿灯转为红灯时，应有5秒黄灯作为过渡，才能变换运行车道；

3.分别用红、黄、绿三色发光二极管表示信号灯；

4.每一种灯亮的时间都用显示器进行显示，并采用倒计时的方法。

第一章 系统论述

设计思路

本电路要求设计一个主干道绿灯45秒的交通灯控制系统，每次由绿灯变为红灯时应有5秒黄灯作为过渡，分别用红、黄、绿三色发光二极管表示信号灯，并用数码管显示倒计时。因此，本设计需要一个脉冲产生模块、信号灯模块、数码显示模块和主控模块。脉冲产生电路用以驱动倒计时电路，置数电路将交通灯亮时间预置到计数电路中，信号灯模块对信号灯的各种状态进行循环控制，倒计时模块以基准时间秒为单位倒计时，数码管显示模块显示倒计时的时间，主控模块对电路的各个模块进行级联控制.其控制流程图如下：

方案论证及原理框图

根据以上分析，为了实现电路要求，我们可以有以下三个方案：

方案一：用555构成的多谐振荡器产生秒脉冲，根据简单移位寄存器只有四个状态，与此时的正好完全相同，因此用移位寄存器构成系统的主控模块，驱动信号灯的显示和计数器的预置数，同时在主干道和支干道上各只需要一个计数器。根据不同时刻移位寄存器给计数器进行预置数，可以显示不同的倒计时，其控制结构图如下所示：

方案二：用555构成的多谐振荡器产生秒脉冲，分别给两个不同的电路循环提供刺激脉冲信号，然后用分别对支干道和主干道建立电路循环圈。 如下图所示当前一计数器倒计时结束时，产生进位脉冲来控制后一计数器开始工作，而此计数器自身停止工作。以此进行循环，就可以实现不同时刻电路的显示。

方案三：用555构成的多谐振荡器产生秒脉冲，设计一个80位的计数器，同时，分别设计45位计数器，两个5位计数器，30位计数器，50位计数器，25位计数器。八十进制计数器的作用是实现对六个不同进制计数器的芯片选择，而其余六个计数器作为数码管的显示控制计数器，分别显示不同时刻的计数。其结构控制图如下所示：

主干主干主干比较以上三种方案，方案一这个方案巧妙的利用移位寄存器的4种状态控制信号灯的4种状态，电路简单但在使用移位寄存器就不可避免的使用开关来控制S0，S1实现预置数45秒5秒 30和左右移，虽然简单，但要手动控制，不能自动启动；方案二全部使用数字电子技术，利信号用80计数器实现对其他计数器在工作时间上的控制，同时通过化简函数关系式和卡诺图化简实现74190自动置数和减法运算，电路虽然复杂，但逻辑关系清晰，单路一但启动可自动循环，不需要任何开关控制但是在后一计数器开始计数的时候并不能保证前一计数器停止工作。因此我们选择方案三来完成设计。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。

第二章 单元电路设计与分析

秒脉冲发生器

秒脉冲发生器的选择

常见的能产生秒脉冲的期间有晶体振荡器、单稳态触发器、施密特触发器和多谢振荡器等。晶体振荡器产生的脉冲稳定、精确。可获得的最低脉冲为32768Hz，本实验需要的是秒脉冲（1Hz），故需要将晶体振荡器产生的脉冲经过15级分频（可用四片74ls161级联实现）才能得到。单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器都可以直接产生1Hz的脉冲，但单稳态触发器和施密特触发器产生的脉冲是经过对波形的整形后得到的，需要输入波形。这显然增加了电路的复杂性。而多谐振荡器则不需要输入波形，直接选取合适的电阻和电容，接上5V的电源，就可以直接产生1Hz的脉冲。

因此，本实验选取多谐振荡器来产生秒脉冲。多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时毋须外加发脉冲，就能输出一定频率的矩形脉冲（自激振荡）。用555实现多谐振需要外接电阻R1，R2和电容C，并外接+5V的直流电源。只需在+VCC端接上+5V的电源，就能在3脚产生周期性的方波。

多谐振荡器的工作原理如下：接通电后，它经过电阻略高于

和对电容C充电，当为“0”。这时，

上升＝1，

时，比较器C1的输出为“0”，将触发器置“0”，

和T放电，

下降。当

放电管T导通，电容C通过下降略低于时，比较器C2

的输出为“0”，将触发器置“1”，又经过

和

又由“0”变为“1”。由于＝0，放电管T截止，

为连续的矩形波。

对电容C充电。如此重复上述过程，

第一个暂稳状态的脉冲宽度，即从充电上升到所需的

（＋）Cln2＝（＋）C

第二个暂稳状态的脉冲宽度，即从放电下降到所需的时间：

Cln2＝

振荡周期 T=+(＋2)C

振荡频率

占空比

由式可得,占空比大于总是>%50。若设占空比=%50，又知交通信号灯的振荡周期是1S，可得到本次所需要的元器件阻值：

R1≈Ω

R2≈Ω

=qtp1T

C1≈100uF

C2≈

则T=（R1+2*R2）*C1*ln2=≈，其误差为％，对于交通灯的控制，这个精度已经完全符合要求，用多谐振荡器产生秒脉冲的电路图及其工作波形如下图所示：

本次设计的秒脉冲电路图 本次设计的秒脉冲波形图

本设计中的倒计时模块的脉冲就运用此555构成的多谢振荡器产生的秒脉冲来驱动。

主控电路模块

由于采用该方案，所以，电路控制模块就需要一个80进制计数器，而八十进制计数器的构成有多种方式，现有以下方案可以构成八十进制计数器：

1. 采用74ls161级联形成八十进制计数器，其电路图如下：

2. 采用74ls160形成八十进制计数器，其电路图如下：

虽然采用两种芯片都可以形成八十进制计数器，但是使用74ls160比较前者更加方便，它直接是十进制计数器，而后者是十六进制计数器，因此为了简化计算和电路设计，我们采用74ls160形成八十进制计数器，用于控制其他显示电路。

要实现“主干道绿灯45秒，支干道绿灯25秒”和“每次由绿灯变为红灯时，应有5秒黄灯作为过渡”，则80进制减计数器共有四个状态：

状态1：主干道绿灯亮，车道通行；支干道红灯亮，车道禁止通行（80进制计数器由0到44）；

状态2：主干道黄灯亮，车辆缓行；支干道红灯亮，车辆禁止通行（80进制计数器由45到49）；

状态3：主干道红灯亮，车辆禁止通行；支干道绿灯亮，车辆通行（80进制计数器由50到74）；

状态4：主干道红灯亮，车辆禁止通行；支干道黄灯亮，车辆缓行（80进制计数器由74到79）

交通灯按照这四种状态一次循环工作，要实现这一功能可以用触发器构成时序电路、移位寄存器和80进制计数器。本设计只需四个状态转换，用触发器构成的时序电路太复杂，而且不好实现。四个状态用移位寄存器74ls194也可以实现，只需一个cp就可以实现状态转换，但在其中要用到开关，不是全自动的，与设计初衷不符合。如果用80进制计数器，则完全可以实现电路的全自动。

在80进制计数器加到44之后，45进制减计数器停止工作。自动的跳到5进制减计数器。当5进制减计数器减到0之后，停止工作，自动跳到25进制减计数器。当25进制计数器减到0之后，停止工作，自动跳到45进制计数器形成一个循环。在支路上也是同样的原理。

符号意义的定义：

Q8 ,

Q,Q,Q,Q,Q,Q,Q765432651分别代表80进制计数器的八个输出端，其中

321Q8 ,

Q,Q,Q7为其十位数输出端，

Q,Q,Q,Q4为其个位数输出端。

Ct5B，Ct5A，Ct30，Ct25，Ct45，Ct50分别是支干道上五进制计数器的使能端，

主干道上五进制计数器的使能端，主干道上三十进制计数器的使能端，支干道上二十五进

制计数器的使能端，主干道上四十五进制计数器的使能端，支干道上无视进制计数器的使能端。

LD5B，LD5A，LD25，LD30，LD50，LD45分别是支干道上五进制计数器的

异步置数端，主干道上五进制计数器的异步置数端，支干道上二十五进制计数器的异步置数端，主干道上三十进制计数器十位异步置数端，支干道五十进制计数器的异步置数端，主干道四十五进制计数器的异步置数端。

根据74ls190计数器芯片的工作原理可以知道，只有使能端Ct为低电平是才有效，即此时该芯片才能正常工作。而异步置数端LD为高电平时计数器成为减法计数器，进行自减，当LD为低电平时计数器进行异步置数，不能进行计数。

由于该时序电路有八个自变量，所以为了简化计算量，我们可以作出如下设定： 1. 对于主干道上的四十五进制计数器：设LD=1表示计数器进行异步置数，LD=0时表

示计数器进行自减，成为四十五进制计数器，若此时芯片的加减控制端UD=1，则计数

Ct器直接成为四十五进制减法计数器；设Ct=1表示使能端无效，芯片不能正常工作，

=0时表示使能端有效，电路主控系统选中该芯片，该芯片可以开始工作。

2. 对于支干道上的五十进制计数器：设LD=1表示计数器进行异步置数，LD=0时表示

计数器进行自减，成为五十进制计数器，若此时芯片的加减控制端UD=1，则计数器直接成为五十进制减法器；设Ct=1表示使能端无效，芯片不能正常工作，Ct=0时表示使能端有效，电路主控系统选中该芯片，该芯片可以开始工作。

3. 对于主干道上的五进制计数器和支干道上的五进制计数器：设LD=1表示计数器可以

进行异步置数，LD=0时表示计数器可以进行计数，成为五进制计数器，若此时芯片

的加减控制端UD=1，则计数器直接成为五进制减法计数器；Ct=1表示芯片被选中，使能端有效，芯片可以正常工作，而Ct=0相反表示使能端无效，芯片不能进行工作。 4. 对于主干道上的三十进制计数器和支干道上的二十五进制计数器：设LD=1表示计数

器可以进行异步置数，LD=0时表示计数器可以进行计数，成为三十进制计数器和二十五进制计数器，若此时芯片的加减控制端UD=1，则计数器直接成为三十进制减法计数器和二十五进制减法计数器；Ct=1表示芯片被选中，使能端有效，芯片可以正常工作，而Ct=0相反表示使能端无效，芯片不能进行工作。 根据以上定义和规定，我们可以得出以下真值表：

根据以上真值表，由卡诺图化简，我们可以得出由真值表反映出的所有控制电路的逻辑表达式：

（Q4Q3Q2Q1+Q4Q3Q2Q1+Q4Q3Q2Q1+Q4Q3Q2Q1) 5Q4Q3Q2Q1+1.CT5AQ8Q7Q6Q（Q4Q3Q2Q1+Q4Q3Q2Q1+Q4Q3Q2Q1+Q4Q3Q2Q1) 5Q4Q3Q2Q1+2.CT5BQ8Q7Q6Q3.CT25Q8Q7Q6Q5(Q4Q3Q2)Q8Q7Q6Q5(Q4Q3Q2)Q8Q7Q6Q5(Q4Q3Q4Q2Q1) 4.CT30Q8Q7Q6Q5(Q4Q3Q2)Q8Q7Q6Q5(Q4Q3Q2)Q8Q7Q6Q5(Q4Q3Q2) 5.CT45(Q4Q3Q2)Q8Q7(Q6Q5)Q8Q7Q6Q5(Q4Q3Q2Q4Q3Q1Q4Q3Q2) 6.CT50(Q4Q3Q2)Q8Q7(Q6Q5)

因此，我们可以直接根据以上逻辑表达式连接各个模块电路和总电路图，这样整个交通灯控制的总体设计就完成了。

倒计时计数器模块

可构成倒计时计数器的芯片有74ls190、74ls191、和74ls193等。74ls190为单时钟十进制可逆计数器，74ls191为单时钟四位二进制可逆计数器，74ls193为双时钟四位二进制计数器，故74ls190成为了我们的首选。由设计要求可知，需要构成50s，45s，30s，25s和5s的倒计数计时器，而本设计的五个倒计时模块时间没有冲突，则只需要一个80进制的计数器来控制即可。设计时只需要在每个计数器倒计时结束时（即倒计为0的时候）停止工作，然后换下一状态的计数器开始工作。

倒计时显示模块

1.五十进制倒计时显示模块：

如下图所示，为五十进制倒计时显示模块的电路图，直接采用74ls190加减法计数器，把加减法控制端一直设置在减法控制端，使计数器成为五十进制减法计数器，由于74ls190芯片是一种特殊的计数芯片，其输出端就直接是8421BCD码，可以直接加到数码管的输入端，因此这样的设计就省略了对计数器输出信号的编码和译码，达到简化电路的目的。控制时，当LD50Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1时，倒计时开始，计数器开始有效工作。

2.四十五进制倒计时显示模块：

如下图所示，为四十五进制倒计时显示模块的电路图，直接采用74ls190加减法计数器，把加减法控制端一直设置在减法控制端，使计数器成为四十五进制减法计数器，由于74ls190芯片是一种特殊的计数芯片，其输出端就直接是8421BCD码，可以直接加到数码管的输入端，因此这样的设计就省略了对计数器输出信号的编码和译码，达到简化电路的目的。控制时，当LD45Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1时，四十五进制计数器开始工作，倒计时开始。

3. 如下图所示，为三十进制倒计时显示模块的电路图，控制时，当

LD30Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1时，三十进制计数器开始工作，倒计时开始。

4. 如下图所示，为二十五进制倒计时显示模块的电路图，控制时，当

LD25Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1时，二十五进制计数器开始工作，倒计时开始。

5. 如下图所示，为主干道五进制倒计时显示模块的电路图，控制时，当

LD5AQ8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1时，五进制计数器开始工作，倒计时开始。

6.如上图所示，支干道五进制倒计时显示模块的电路图应与主干道的五进制倒计时计数器相同，但是控制时与主干道不同，只有当LD5BQ8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1时，五进制计数器开始工作，倒计时开始。

显示模块

一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。小型数码管（寸和寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2～，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。

对于数码管显示模块，有两种方案：

方案一：使用BCD码七段译码驱动器

此类译码器型号有74LS47（共阳），74LS48（共阴），CC4511（共阴）等。

下图为CC4511引脚排列

CC4511引脚排列

其中

A、B、C、D — BCD码输入端

a、b、c、d、e、f、g — 译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。

LT — 测试输入端，LT＝“0”时，译码输出全为“1”

BI — 消隐输入端，BI＝“0”时，译码输出全为“0”

LE — 锁定端，LE＝“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE＝0时的数值，LE＝0为正常译码。

在本数字电路实验装置上已完成了译码器CC4511和数码管BS202之间的连接。实验时，只要接通+5V电源和将十进制数的BCD码接至译码器的相应输入端A、B、C、D即可显示0～9的数字。四位数码管可接受四组BCD码输入。CC4511与LED数码管的连接如下图所示。

CC4511驱动一位LED数码管

下表为CC4511功能表。CC4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。译码器还有拒伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”，数码管熄灭。

输 入 输 出 LE D C B A a b c d e f g 显示字形 × × 0 × × × × 1 1 1 1 1 1 1 × 0 1 × × × × 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 1 1 1 × × × × 锁 存 锁存 数码显示译码器

七段发光二极管(LED)数码管

LED数码管是目前最常用的数字显示器，下图 (a)、(b)为共阴管和共阳管的电路，(c)为两种不同出线形式的引出脚功能图。

(a) 共

阴连接（“1”电平驱动） (b) 共阳连接（“0”电平驱动）

(c) 符号及引脚功能

LED数码管

方案二：采用集成的四段译码管（dcd_hex_blue）驱动

这个也是本设计所采用的方案。本设计要求将各个倒计时时间用数码管显示出来。数码管有两种，七段数码管和集成七段数码管。七段数码管显示的有七个输入端，分别对应数码管发光的七段，需用7447驱动；而集成七段显示数码管是将7447集成到数码管内部。输入端只有四个，分别于计数器的四个输出端相对应，连接即可。所以本实验采用集成七段显示数码管，其电路连接如图所示：

数码管左端为高位输入端，有段为低位输入端，所以电路连线采用上面的方法。

对于这两种方案，我们选择第二种方案。此设计电路所选用的倒计数显示数码管采用的是四端输入，无需驱动电路，这样既节省了设计材料，也简化了电路，便于连线和实现。而第一种方案相对于第二种方案来说较复杂，因此我们选择第二种方案。

红绿灯显示模块：

如下图所示，通过将LED显示灯的输入端与各个倒计时计数器芯片的使能控制端Ct的反相电平，即Ct，这样当倒计时芯片工作时，即Ct为低电平，这时，Ct为高电平，通过在LED上串联一个阻值为400控制LED上的电压，使其点亮，准时显示交通灯的点亮程度。

到此，控制系统的所有单元电路模块已经介绍完了。

第三章 系统综述

总体电路图

综上分析，我们得出交通信号灯控制系统的总体电路，如下图所示，图中X1，X2，X3分别表示主干道中的绿灯、黄灯、红灯；X4，X5,X6分别表示支干道的绿灯、黄灯、红灯。如下图所示，为总电路图：

仿真结果

图（1） 图（2）

图（1），图（2）为八十进制计数器开始计数时主干道，支干道的计时和亮灯情况，开始时，主干道绿灯亮，且从四十四开始倒计时，支干道红灯亮，且从四十九开始倒计时。

图（3） 图 （4）

图（3），图（4）为主干道四十五秒倒计时结束后的情况，此时主干道开始新的五秒倒计时，且为黄灯亮，而支干道为五十秒倒计时的最后四秒倒计时，亮灯不变。

图（5）

图（6）

图（7） 图（8）

图（7），图（8）为主干道三十秒倒计时剩余五秒时的状态，亮灯不变，而支干道开始五秒倒计时，并伴随黄灯亮。

问题与解决

R1R21.在秒脉冲发生器的设计中，按照设计需求产生1Hz的脉冲，应该用=Ω，=50K

Ω的两个电阻。但是仿真的时候发现由此产生的脉冲信号周期特别大，远远大于1s，后来经过多方面的查资料发现是因为使用Multisim软件仿真时，软件运行时间间隔和实际时间是不同的，实际中的1s在里面可能要运行几分钟。

由于这个问题对设计影响不大，而且理论上和实际做数电实验的时候都对，只是一个软件的问题，所以后来在仿真的时候就换了阻值小的电阻，这样这个问题就解决了。

2.作为红绿灯的LED灯为什么直接连接到CT端不能正常发光

LED灯直接连接CT端和地不能正常发光时由于没有考虑LED的额定电压和电流，没有修改LED参数之前，CT端的电压和电流不足以使LED发光，经过测量后，发现CT端电压为650mV左右，电流为600mA左右，所以在仿真过程中，我们将LED参数修改为额定电压600mV，电流，并给LED串联了一个阻值400Ω的电阻，修改之后，LED就可以正常发光。

3.在搭建80进制计数器时，根据理论，用同步置数时，为什么总会出现混论码，如：09的下一位为19

这是由于没有搞清楚同步指数的原理，同步置数端不仅需要当前状态满足要求，也需要下一个时钟脉冲到来，而此时我们只满足当前状态，并没有下一个时钟脉冲，出现了不同步，为了解决此问题，需要在下一个状态下刺激次级芯片工作，因此，我们采用与异步清零法相同的接法，把几个输出通过一个与非门，连接到同步置数端。

4.为什么所有电路搭建完成进行仿真时，虽然使用了同样的时钟脉冲，但总会出现微小的不同步

由于各个技术器控制端接的逻辑电路复杂程度不同，但都由80进制计数器控制，逻辑电路复杂程度不同导致传递时间也不同，所以，在总控制相同的情况下，各个计数器工作的时间会产生不同的延迟，从而导致主从道路计数器倒计时不同步。

第四章 结束语

一转眼，数电程设计也接近的尾声。说起课程设计，我认为最重要的就是做好设计的预习，查清楚自己设计所需的芯片的功能，认真的研究老师给的题目，因为只有都明白了，做起设计就会事半功倍，如果没弄明白，就迷迷糊糊的去选题目做设计，到头来一点收获

也没有。

在这两周来，也暴露了自己很多问题，第一、不够细心比如由于粗心大意接错了线，由于对课本理论的不熟悉导致绘图出现错误。第二，是在学习态度上，这次课设是对我的学习态度的一次检验。我的第一大心得体会就是作为一名电子技术人员，要求具备的首要素质绝对应该是严谨。我们这次实习所遇到的多半问题多数都是由于我们不够严谨。在这次难得的课程设计过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。

再次感谢老师的辅导以及同学的帮助，是他们让我有了一个更好的认识，无论是学习还是生活，生活是实在的，要踏实走路。课程设计时间虽然很短，但我学习了很多的东西，使我眼界打开，感受颇深。

第五章 参考文献

[1] 林涛等 数字电子技术基础 北京：清华大学出版社，2007

[2] 周巍等 / 成都:电子科技大学出版社,2007

[3] 杨萍等 :实验与课程设计实训教程北京:人民邮电出版社,2009

[4] 丁志杰等 :分析与设计北京:北京理工大学出版社,2007

[5] 于晓平等 数字电子技术 北京：清华大学出版社，2006

[6] 侯建军 数字逻辑与系统 北京：中国铁道出版社，1999

[7]杨颂华等 数字电子技术基础[M].西安:西安电子科技大学出版社.2000

[8]余孟尝等 数字电子技术基础简明教程（第三版） 高等教育出版社 2006

[9]李世雄、丁康源等 数字集成电子技术教程 北京高等教育出版社 1993

[10]周惠潮等 常用电子元件及典型应用 电子工业出版社 2005

[11]朱彩莲等 Multism电子电路仿真教程 西安电子科技大学出版社 2007

[12]张庆双等 电子元器件的选用与检测 北京机械工业出版社 2003

[13]杨邦文 使用信号产生电路200例 北京电子工业出版社 1998

第六章 收获与体会

在以前的学习当中，我们一直都是认真听老师讲，只会被动的接受，不会想怎样把学到的东西应用到实际当中，但是本次课程设计促使我们开动脑筋想出自己的方案，不仅使我们知道课本上知识的原理，也使得我们对各种方案有进一步的理解并进行选择。本次设计又三个人完成，在做设计之前我们在图书馆找了大量的资料，对书上的一些方案进行了讨论，并从中得到启发进一步得出自己的总体方案，在这次课程设计过程中，我们组员之间每个人都投入了很大的热情，在设计方案选择的时候有意见不一的时候但是经过我们的讨论得到了最终方案，在这过程中我们也更加体会到了团结的力量。

我们对方案进行了分块，我们每个人对自己所要设计的单元电路都经过比较认真的考虑，比较了很多类似的电路，也参考了很多书，做完之后觉得这样的方案组合还是可行的。同时我们也进一步熟悉并掌握了Multisim软件的应用，对所设计电路进行了仿真。由于时间的限制在设计的某些方面设计的还不理想，但从开始认为随便就可以找到现成的方案到经过一个星期自己的思考,选择，得到了自己的设计，已经迈出了动手的第一步，在以往的学习中，我总感觉对课本知识不理解，不会融会贯通，在这次设计中，我初步把理论与实践联系起来，使我所学的数字逻辑知识得到了的一定程度的运用，我觉得我的能力有了更

进一步的提高。

在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了所需要的知识远远超出自己所具有的知识。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

第七章 元器件明细表

序号 名称 数量 备注 1 LM555CN 1片 2 74LS160 3 74LS190 4 电阻 2个 R1≈Ω R2≈Ω 5 电容 2个 C1≈100uFC2≈ 6 信号灯 6个 7 数码管 2个 对各芯片的明细说明：

555定时器

555定时器内部含有一个基本RS触发器，配个电压比较器C1,C2,一个放电三极管T由三个5K的电阻的分配器，555定时器因此而得名一个输出缓冲器G3。比较器C1的参考电压为2VCC/3加在同相输入端C2的参考电压为VCC/3加在反相输入端，两者均由分在器上取得。

555定时器引脚排列图 555的内部电路图

555定时器个引线端的用途如下：

1．1端为接地线；

2．2端为低电平触发端，也称为触发输入端。当2端的输入高电压高 于VCC/3时，C2输出为1；当输入电压低于VCC/3时，C2的输出为0，使基本触发器置1；

3．3端U0为输出端；

4．4端是复位端，当=0时，基本触发器直接置0，使Q=0，=1；

5．3端UDD 为电压控制端，如果CO 端另加控制电压，则可以改变C1，C2的参考电压。工作中不使用CO 端时，一般都通过一个的电容接地，以防旁路干扰；

6．6端TH 为高电平触发端，当输入电压低于2VCC/3时，C1的输出为1；当输入电压高于

2VCC/3时，C1的输出为0，使基本触发器置0，即Q0=0，=1，这时定时器输出U0=0；

7．7端D为放电端。当基本触发器的T放电；

=1时，放电晶体管T 导通，外接电容元件通过

8．8端VCC为电源端，可在范围内使用，若为CMOS电路，则VCC=3-18V。

下表为555定时器功能表，它全面表示了555的基本功能。

555定时器功能表

74ls160芯片：

74ls160管脚图

输 入 输 出 CR CP LD EP ET D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 0 c 0 b Q0 0 a Q0 Q0 0 Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф 0 1 ↑ 0 Ф Ф d 1 ↑ 1 c b a d 0 Ф Ф Ф Ф Ф Q3 Q2 Q1 Q2 Q1 状态码加1 1 ↑ 1 Ф 0 Ф Ф Ф Ф Q3 1 ↑ 1 1 1 Ф Ф Ф Ф 74ls160的功能表

其电路结构图如下：

根据功能表我们知道，74ls160的主要逻辑功能有：

1. 异步清零：当

RD=0时，其他输入端任意取值，计数器将直接置零。

RDLD2. 同步置数功能：当=1，=0时，且CP脉冲上升沿作用时，直接并行输入数据D C B

A，QD DC QB QA=D C B A.

EERDLD==1时，若P* T=0，则计数器保持输出原状态不变，不管有无CP脉

ET3. 保持：当

冲作用。不过当=0时，进位输出

RCO=0.

4. 计数功能：当

LDRDEE==1，P=T=1时，74ls161处于计数状态，对CP上升沿

74ls190芯片如图所示。

LD为异步置数端。CT为控制端，C D 为并行置数输入端，QA,QB,QC,QD为输出端，CO/BO加减计数方式控制端，RC为进借位端，CP为时钟信号输入端。

A B

为位/

74ls190的功能表如表：

由表我们可以看出，74ls190的主要逻辑功能有：

1.异步置数功能：当LD=0时，与CP无关，直接并行输入数据D C B A，QD DC QB QA=D C

B A.

2.计数功能：取CT=0，LD=1，

3.当U/D=0时，对应CP脉冲的上升沿，进行十进制加计数功能。

4.当U/D=1时，对应CP脉冲的上升沿，进行十进制减计数功能。

的电路结构图如下：

第八章 鸣谢

在本次设计中首先感谢我的组员任永刚和韩白雨，在此设计中，我负责电路中的控制模块，韩白雨负责显示模块，任永刚同学负责秒脉冲发生器模块的研究，在设计过程中我遇到过各种各样的问题，但是在他们的帮助下问题的到了解决，是整个设计及部分设计能在这么短的时间内完成。在此还要感谢指导老师，在老师的指导建议下我们的设计得到了进一步的完善，如果没有老师的指导，我们设计中的某些问题是没办法发现的。

经过本次设计把我们组把在学习数电以来所学的理论知识转化为实际应用，既锻炼了我们的实际操作能力，又使理论知识得以加强和升华，激发了创新意识。

评 语

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