红绿灯的设计

《数字逻辑电路》课程设计

总结报告

题目：红绿灯控制器 指导教师：莫林

设计人员：王梦楠0907200101

班级：电子信息与通信工程类2009级1班 日期：2011/4/30

题目： 红绿灯控制器一、设计任务书

一、基本设计要求：EWB仿真实现

二、设计要求设计一个红绿灯控制器设计应具有以下功能

基本设计要求：设计一个红绿灯控制器控制器,设计应具有以下功能 （1）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。. （2）东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮。

（3）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。(4) 东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮。

要求有时间显示（顺数、逆数皆可），时间自定。（大于15秒以上） 可添加其他功能。 三、给定条件

1. 只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计。(不一定是实验用过的)

二、设计框图及整机概述：

红绿灯控制电路设计总图

通过分析设计任务书我们知道，由于东西方向和南北方向亮灯时间要计算，则分别使用两片74LS 190做成减法计数器，用于两个路口各自记时，当记数器计数到相应的时间时，输出对应的脉冲信号到判定信号灯相应的第5、6片74LS160，从而改变信号灯进而反馈给74LS190，进行新一轮的计数。

三、各单元电路的设计方案及原理说明

1，时钟信号

由于设置的是计时器每秒一跳，因此设置时钟脉冲时间为1秒1次，CLOCK为1Hz。

2、主电路图设计以及原理

由于主体思路是完全模拟现实生活中红绿交通灯，所以我认为减法计数不同于加法计数，减法要考虑时间的逻辑。比如读秒时要有0这个占用一秒时间的数字，我的设计是绿灯是应亮15秒，黄灯应亮6秒，我的学号是1号（也就是要做成21秒的电路），但是实际做的时候会发现这样一件事情：15数到0是16秒，6数到0是7秒，21数到0是22秒，16+7=23不等于22秒，致使显示时间不正确！如果是加法计数就完全不用考虑0这个特殊的数字。

于是，我又仔细阅读了一遍题目，发现要求是亮的时间等于学号，所以，我现在所做的红绿灯计数器是绿灯15秒，显示14（因为是有0嘛）；黄灯6秒，显示5；红灯21秒，显示20！ 所以我的设计过程如下： ①南北方向的计数器：

(1)、当开始计时，数码管第一次置数从14开始，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。开始，0会给160一个信号，使QA=1，QB=0，南北绿=QA·QB‵东西红=南北绿+南北黄。同时，两片190芯片会置数，置为14

(2)、当南北方向数码管从14数到0时，下一个脉冲到来时，给74LS160一个脉冲，此时QA=0，QB=1，南北方向黄灯亮，黄灯=QA‵·QB。东西方向红灯不变继续亮。同时通过黄灯的亮给的反馈，南北方向的两片190又是重新置数，

置为5。

(3)、当南北方向数码管从5数到0时，下一个脉冲到来，此时南北方向的74LS160置0。通过两个小灯的反馈，继续给南北方向的190置数，置为20。此时的南北方向的红灯是有东西方向的绿灯和黄灯控制。 ②东西方向的计数器：

东西方向的计数和南北方向类似，也是通过两片74LS190进行数字输出，并运用160进行灯的控制。同时通过灯的反馈在给190进行置数，如此循环。并且，东西方向的绿灯和黄灯用或门链接控制南北方向的红灯。

四、调试过程

设计计数器，由两片74LS190构成，通过不断的调试，发现只有用两个或门分别链接两片的RC0’和MAX/ＭＩＮ才可以使其成功０时刻置数。计数器调试成功，与实际符合。

再接入控制红绿灯亮灭的74LS160，并且由其中红灯的亮灭与否，再接入有反馈作用的与门、或门和非门来决定哪个计数器需要在计数到0之后，置01,进行置数并开始接下来的计数功能。最终的调试结果如上图。

五、设计、调试以及模拟电路中的体会

在一开始时，对自己没有信心，觉得自己根本不行，不会。对于各个芯片的功能，并不是十分了解，思路也不清晰。通过对数字电路的复习以及发的那本实验书里的学习过的芯片进行系统的了解后，懂得了选择自己需要的芯片进行设计，并且由易入难。在一开始的设计中运用3块74LS160，进行简单的加法计数，并发给老师看。老师看后觉得可以进行更进一步的设计，要有所改进。于是到后面全身心的投入到设计的过程当中，感受其中的乐趣，并运用７４ＬＳ１９０和１６０的组合设计了仿真交通灯的记数，从而实现我最初的设想和希望！

在仿真设计中，刚刚开始，两片１９０不能进行置数功能。不懂是软件问题还是自身原因，不能置数。这个问题苦恼了很久。后来通过反复的调试，用与或非门进行多次的组合和设计，终于成功的完成的其置数功能。

后来有出现了新的问题：就是０点的时间是占用１秒的，这就导致了时间错位，东西与南北的时间不对，有些错位了。后来经过同学的启发和对设计要求的反复研读，最后解决了这一问题，并成功的完成了仿真的设计！成功后的我喜悦异常，并感受到了设计成功后的喜悦！

这次的设计，我通过查阅资料，自己动手，不仅巩固加深了对以前知识的理解和记忆，也令自己的创作设计能力有了很大的提高。对此，感到十分满意！但与此同时，也发现了许多的不足：对知识的理解不够深入，基础不够扎实，这些都是需要我去提高的地方。

六、对本次课程设计的意见及建议

本次设计，不仅是对以前知识的检验与提高，更是对自身想象，创造与设计能力的培养。不过，我觉得设计的说明书应该进行一下分类，分为加法和减法两种，毕竟两种之间有0这个限制。并且个人认为需要说明那些是基础的设计要求，那些是有加分的拓展的设计要求，这样才能让一些同学能做出更精彩的作品，鼓励大家更有积极性！

七、需要的原件与器材

整机逻辑电路图：见文件夹中：红绿灯控制器.ewb 元器件清单：74LS190————4片； 74LS160————1片；

与门————7个； 或门————7个； 非门————5个；

六脚或非门————2个 小灯泡（红）————2个 小灯泡（黄）————2个 小灯泡（绿）————2个 数码管————4个；

5V直流电源1个，1HZ脉冲触发器1个，导线若干

截图 1、

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