中 南 林 业 科 技 大 学 涉外学院
实 习
报 告
名称：交通灯控制器
姓名：戴雯 学号：20097005
专业班级： 电子信息工程一班时间：2011-10-5 地点：林科大涉外学院
目录
任务和性能指标 .......................................... 2 实现（设计）方案 ........................................ 3 系统设计 ................................................ 4 调试及性能分析 .......................................... 6 性能分析： .............................................. 7 相关知识概述 ............................................ 7 心得体会 ................................................ 7 参考文献 ................................................ 8
任务和性能指标
本电路设计一个交通灯控制器，需要达到的目的如下：
一个周期64秒，平均分配，前32秒红灯1与绿灯2亮，后32秒绿灯1与红灯2亮。
在红灯1与绿灯2亮的期间的后8秒黄灯1、2闪烁，且在这期间红灯1与绿灯2同时亮。闪烁频率为2。
在绿灯1与红灯2亮的期间的后8秒黄灯1、2闪烁，且在这期间绿灯1与红灯2同时亮。闪烁频率为2。
实现（设计）方案
为了达到目的，需要设计一个控制电路，这就需要一个脉冲信号发生器，一个二进制加法计数器，一个十进制减法计数器，红灯与绿灯以及黄灯是否亮由二进制加法计数器的输出状态来决定。因此，设计一个组合逻辑电路，它的输入信号就是二进制加法计数器的输出信号，它的输出就是发光二级管的控制信号。
因此，需要一个组合逻辑电路，六个发光二级管（两个红色发光二极管、两个绿色发光二极管、两个黄色发光二极管）电路，555脉冲振荡器，4024计数器，74LS193计数器，数码管显示电路。其结构图如下：
本电路中的组合逻辑电路的输入信号为二进制计数器的输出信号，输出要控制六个发光二级管不同时刻的状态。红灯1与绿灯2的状态相同，红灯2与绿灯1的状态相同，两个黄灯状态相同。所以只要输出三个信号即可，分别为L1、L2、L3。
组合逻辑电路的输出信号L1、L2、L3与电路的输入信号Q7、Q6、Q5、Q4、Q3、Q2、Q1的关系用如下真值表表示：
从以上可知：
L1=Q7’, 需要低电平有效时，L1’=Q7’ L2=Q7,需要低电平有效时，L2’=Q7’ L3=Q6Q5=(Q6Q5)’
考虑到黄灯需要闪烁，可以让L3信号和Q1信号（频率为2HZ 的脉冲）加到一个二输入的与非门的两个输入端，输出信号为L4，
L4=（L3*Q1）’ 当L3为0时，L4=1 当L3为1时，L4=Q1’
可见，需要L4低电平有效，这样，L3为0时，黄灯不亮；L3为1时，黄灯闪烁。
由以上可知，需要两个二输入的与非门，三个非门。为节约器件，三个非门中的两个用与非门实现，另一个非门用三级管实现。这样，需要四个二输入的与非门，正好可以用74LS00，一个三极管构成的非门。
系统设计
555多谐振荡器的电路原理图如左所示。4脚为高电
平时，电路振荡；4脚为低电平时，电路不振荡。通过电容的充放电，输出连续的矩形波信号，由3脚输出。振荡器的频率由电阻R1和R2和电容C2确定,
公式如下：
为了达到控制64秒内发光二级管的规定亮灭状态，需要用到七位二进制计数器4024，各引脚如下
图所示，14脚为电源端，7脚为接地端，2脚为复位端（高电平有效），1脚为脉冲输入端（下降沿有效），此脚与555多谐振荡器的3引脚相连，Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1为七个数据输出端，Q7为高位，Q1为低位，计数状态由0000000-1111111变化。其输出控制发光二级管的状态，其控制详细内容在第二部分已经详细介绍。
CU 端为加法计数脉冲输入端，CD 为减法计数输入端（其中一个为高电平，另一个则做输入端）；QDQCQBQ0为计数输出端，前者为高位；P3P2P1P0为计数器预置数输入端，当计数器处于预置数状态时，通过该输入端预置数，此时QDQCQBQ0=P3P2P1P0；MR
为复位信号输入端，上升沿有效，计位时QDQCQBQ0=0000，当MR=0时，处于计数器状态；PL 为预置数功能控制电平有效，当PL=0时，计数器处于预置态，当PL=1时，计数器处于计数状态；为加法计数进位信号输出端；TCD 为减法位信号输出端。 电平。
黄灯不亮，即L3=0时，计数器需要处于预置数状态，即PL=0；黄灯亮，即L3=1时，计数器需要处于计数状态，即PL=1。可见，PL=L3。
作为减法器使用，CU 接高电平，CD 接脉冲信号Q1。
因计数器处于计数状态或预置数状态，不能处于复位状态，因此让MR=0。 这部分电路由七段译码器74LS48和七段显示数码管构成。74LS48的输入ABCD 即为74LS193的输出Q0QBQCQD ，其输出abcdefg 即为显示数码管的输入。LT ’为灯测试端，低电平有效，即当此灯为低电平且BI ’/RBO’为高电平时，输出全为高电平，数码管内所有发光二级管全亮；BI ’/RBO’为消隐输入/脉冲消隐输出，只要此端为低电平，则输出全为低电平，数码管内所有发光二级管全不亮；RBI ’为脉冲消隐输入端，低电平有效，当此端为低电平且ABCD 也同时为低电平，输出全为低电平，数码管内所有发光二级管全不亮。
要让数码管正常显示8—0，则3端接高电平，5端接高电平，4端接U3C 的输出端。
74LS193
数器复计数器端，低数
状TCU 计数借
为了达到设计要求，预置数为8，P3=1，接高电平，P2=P1=P0=0，接低
由以上介绍可以画出本电路的原理图如下： 调试及性能分析
在初步焊接好电路板之后，首先要进行的是调试；检测个部件是否焊接好、是否短路，并沿着电源依次测电压、电流。
在我的电路板焊接完成以后，接电源后发现黄灯2不亮且不闪烁，同时七段数码管不显示数字。存在这样的问题之后，用万用表的两个表笔对各个线路进行检测，若万用表发出声音，则说明该两节点之间焊接良好；若不发出声音，则说明焊接有问题。在我检测后发现，黄灯2的正极引脚与电路板的铜线未连接好。进行处理后，黄灯2亮且闪烁。另外，数码管不能用共阳极的数码管，在本电路设计中只能用共阴极的数码管，这样数码管在黄灯闪烁时才显示数字。
性能分析：
根据第一部分的任务和性能指标规定本电路设计黄灯闪烁频率为2HZ ，故闪烁周期为0.5秒。理论上黄灯1、2闪烁时间应为4秒，红灯1与绿灯2、红灯2与绿灯1分别应为黄灯闪烁时间的四倍，即16秒。通过观察表格中所测数据，在考虑误差的范围内，所测数据还是比较准确的，达到了设计本电路的起初设定的性能指标，故达到了设计要求。
相关知识概述
本电路的关键是由集成块74LS00构成的组合电路，它是确定发光二级管状态与4024芯片状态关系的电路。三极管的作用是驱动发光二级管，因为74LS00输出拉电流要小于4mA ，所以不能直接驱动本电路的二个发光二级管，用三极管扩大带负载能力。而74LS00输出灌电流要小于8mA ，所以可以直接驱动本电路的二个发光二级管，不需要用三极管扩大带负载能力而直接驱动。
对于元器件的正负极识别，发光二级管的负极一端不是圆滑的，而是有一条长方形的区域，三极管的e 、b 、c 极可由万用表测量确定。对于电阻的读数，根据黑（0）、棕（1）、红（2）、橙（3）、黄（4）、绿（5）、蓝（6）、紫(7)、灰(8)、白(9)的顺序读取。四环电阻：前三环为电阻值，第四环为精确度；五环电阻：前四环为电阻值，第五环为精确度。若电容为103则表示该电容值为10*10^3;
若为104则为10*10^4。
在本电路中多谐振荡器由555定时器接成，通过接不同阻值的电阻和不同的电容改变其输出的振荡频率，以达到电路设计的要求。74LS193具有异步置零和异步预置数功能。电路中必须用共阴极的数码管。
心得体会
1、 通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在
整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB 连接图，和芯片上的选择。 2、
在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样
的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。 3、
我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上
的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。
参考文献
[1] 阎石. 数字电子技术基础：第四章、第六章、第十章. 第五版. 北京：高等教育出版社，2006.
[2] 康华光. 电子技术基础：数字部分.4版. 北京：高等教育出版社，2000.
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实 习
报 告
名称：交通灯控制器
姓名：戴雯 学号：20097005
专业班级： 电子信息工程一班时间：2011-10-5 地点：林科大涉外学院
目录
任务和性能指标 .......................................... 2 实现（设计）方案 ........................................ 3 系统设计 ................................................ 4 调试及性能分析 .......................................... 6 性能分析： .............................................. 7 相关知识概述 ............................................ 7 心得体会 ................................................ 7 参考文献 ................................................ 8
任务和性能指标
本电路设计一个交通灯控制器，需要达到的目的如下：
一个周期64秒，平均分配，前32秒红灯1与绿灯2亮，后32秒绿灯1与红灯2亮。
在红灯1与绿灯2亮的期间的后8秒黄灯1、2闪烁，且在这期间红灯1与绿灯2同时亮。闪烁频率为2。
在绿灯1与红灯2亮的期间的后8秒黄灯1、2闪烁，且在这期间绿灯1与红灯2同时亮。闪烁频率为2。
实现（设计）方案
为了达到目的，需要设计一个控制电路，这就需要一个脉冲信号发生器，一个二进制加法计数器，一个十进制减法计数器，红灯与绿灯以及黄灯是否亮由二进制加法计数器的输出状态来决定。因此，设计一个组合逻辑电路，它的输入信号就是二进制加法计数器的输出信号，它的输出就是发光二级管的控制信号。
因此，需要一个组合逻辑电路，六个发光二级管（两个红色发光二极管、两个绿色发光二极管、两个黄色发光二极管）电路，555脉冲振荡器，4024计数器，74LS193计数器，数码管显示电路。其结构图如下：
本电路中的组合逻辑电路的输入信号为二进制计数器的输出信号，输出要控制六个发光二级管不同时刻的状态。红灯1与绿灯2的状态相同，红灯2与绿灯1的状态相同，两个黄灯状态相同。所以只要输出三个信号即可，分别为L1、L2、L3。
组合逻辑电路的输出信号L1、L2、L3与电路的输入信号Q7、Q6、Q5、Q4、Q3、Q2、Q1的关系用如下真值表表示：
从以上可知：
L1=Q7’, 需要低电平有效时，L1’=Q7’ L2=Q7,需要低电平有效时，L2’=Q7’ L3=Q6Q5=(Q6Q5)’
考虑到黄灯需要闪烁，可以让L3信号和Q1信号（频率为2HZ 的脉冲）加到一个二输入的与非门的两个输入端，输出信号为L4，
L4=（L3*Q1）’ 当L3为0时，L4=1 当L3为1时，L4=Q1’
可见，需要L4低电平有效，这样，L3为0时，黄灯不亮；L3为1时，黄灯闪烁。
由以上可知，需要两个二输入的与非门，三个非门。为节约器件，三个非门中的两个用与非门实现，另一个非门用三级管实现。这样，需要四个二输入的与非门，正好可以用74LS00，一个三极管构成的非门。
系统设计
555多谐振荡器的电路原理图如左所示。4脚为高电
平时，电路振荡；4脚为低电平时，电路不振荡。通过电容的充放电，输出连续的矩形波信号，由3脚输出。振荡器的频率由电阻R1和R2和电容C2确定,
公式如下：
为了达到控制64秒内发光二级管的规定亮灭状态，需要用到七位二进制计数器4024，各引脚如下
图所示，14脚为电源端，7脚为接地端，2脚为复位端（高电平有效），1脚为脉冲输入端（下降沿有效），此脚与555多谐振荡器的3引脚相连，Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1为七个数据输出端，Q7为高位，Q1为低位，计数状态由0000000-1111111变化。其输出控制发光二级管的状态，其控制详细内容在第二部分已经详细介绍。
CU 端为加法计数脉冲输入端，CD 为减法计数输入端（其中一个为高电平，另一个则做输入端）；QDQCQBQ0为计数输出端，前者为高位；P3P2P1P0为计数器预置数输入端，当计数器处于预置数状态时，通过该输入端预置数，此时QDQCQBQ0=P3P2P1P0；MR
为复位信号输入端，上升沿有效，计位时QDQCQBQ0=0000，当MR=0时，处于计数器状态；PL 为预置数功能控制电平有效，当PL=0时，计数器处于预置态，当PL=1时，计数器处于计数状态；为加法计数进位信号输出端；TCD 为减法位信号输出端。 电平。
黄灯不亮，即L3=0时，计数器需要处于预置数状态，即PL=0；黄灯亮，即L3=1时，计数器需要处于计数状态，即PL=1。可见，PL=L3。
作为减法器使用，CU 接高电平，CD 接脉冲信号Q1。
因计数器处于计数状态或预置数状态，不能处于复位状态，因此让MR=0。 这部分电路由七段译码器74LS48和七段显示数码管构成。74LS48的输入ABCD 即为74LS193的输出Q0QBQCQD ，其输出abcdefg 即为显示数码管的输入。LT ’为灯测试端，低电平有效，即当此灯为低电平且BI ’/RBO’为高电平时，输出全为高电平，数码管内所有发光二级管全亮；BI ’/RBO’为消隐输入/脉冲消隐输出，只要此端为低电平，则输出全为低电平，数码管内所有发光二级管全不亮；RBI ’为脉冲消隐输入端，低电平有效，当此端为低电平且ABCD 也同时为低电平，输出全为低电平，数码管内所有发光二级管全不亮。
要让数码管正常显示8—0，则3端接高电平，5端接高电平，4端接U3C 的输出端。
74LS193
数器复计数器端，低数
状TCU 计数借
为了达到设计要求，预置数为8，P3=1，接高电平，P2=P1=P0=0，接低
由以上介绍可以画出本电路的原理图如下： 调试及性能分析
在初步焊接好电路板之后，首先要进行的是调试；检测个部件是否焊接好、是否短路，并沿着电源依次测电压、电流。
在我的电路板焊接完成以后，接电源后发现黄灯2不亮且不闪烁，同时七段数码管不显示数字。存在这样的问题之后，用万用表的两个表笔对各个线路进行检测，若万用表发出声音，则说明该两节点之间焊接良好；若不发出声音，则说明焊接有问题。在我检测后发现，黄灯2的正极引脚与电路板的铜线未连接好。进行处理后，黄灯2亮且闪烁。另外，数码管不能用共阳极的数码管，在本电路设计中只能用共阴极的数码管，这样数码管在黄灯闪烁时才显示数字。
性能分析：
根据第一部分的任务和性能指标规定本电路设计黄灯闪烁频率为2HZ ，故闪烁周期为0.5秒。理论上黄灯1、2闪烁时间应为4秒，红灯1与绿灯2、红灯2与绿灯1分别应为黄灯闪烁时间的四倍，即16秒。通过观察表格中所测数据，在考虑误差的范围内，所测数据还是比较准确的，达到了设计本电路的起初设定的性能指标，故达到了设计要求。
相关知识概述
本电路的关键是由集成块74LS00构成的组合电路，它是确定发光二级管状态与4024芯片状态关系的电路。三极管的作用是驱动发光二级管，因为74LS00输出拉电流要小于4mA ，所以不能直接驱动本电路的二个发光二级管，用三极管扩大带负载能力。而74LS00输出灌电流要小于8mA ，所以可以直接驱动本电路的二个发光二级管，不需要用三极管扩大带负载能力而直接驱动。
对于元器件的正负极识别，发光二级管的负极一端不是圆滑的，而是有一条长方形的区域，三极管的e 、b 、c 极可由万用表测量确定。对于电阻的读数，根据黑（0）、棕（1）、红（2）、橙（3）、黄（4）、绿（5）、蓝（6）、紫(7)、灰(8)、白(9)的顺序读取。四环电阻：前三环为电阻值，第四环为精确度；五环电阻：前四环为电阻值，第五环为精确度。若电容为103则表示该电容值为10*10^3;
若为104则为10*10^4。
在本电路中多谐振荡器由555定时器接成，通过接不同阻值的电阻和不同的电容改变其输出的振荡频率，以达到电路设计的要求。74LS193具有异步置零和异步预置数功能。电路中必须用共阴极的数码管。
心得体会
1、 通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在
整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB 连接图，和芯片上的选择。 2、
在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样
的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。 3、
我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上
的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。
参考文献
[1] 阎石. 数字电子技术基础：第四章、第六章、第十章. 第五版. 北京：高等教育出版社，2006.
[2] 康华光. 电子技术基础：数字部分.4版. 北京：高等教育出版社，2000.