五邑大学

数字电路课程设计报告

             题目：出租车计价器

院    系       信息学院       

专    业     电子信息工程      

学    号                       

学生姓名                       

指导教师                       

 报告题目: 出租车计价器

一、题目的要求和意义

随着社会的进步以及人们生活水平的日益提高都促使交通工具的不断变化，无论是在大城市或是中小城市越来越多的出租车公司不断的出现。出租车的出现方便了人们的生活，对于现在快节奏生活方式的人们来说出租车无疑是最好的交通工具。那么其收费的方式自然而然就被给予关注，比如收费标准以及行驶里程等。这时出租车计价器就在乘客和司机之间充当一个重要的角色了。

出租车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。现在我们就利用中小型集成电路和门电路来设计一个性能可靠、精准度高的出租车计价器。

目的：使我们巩固和加深对数字逻辑电路的理论知识，锻炼学生的动手能力。通过对 电路设计、调试、整理资料、分析结果等环节，让学生能将所学的知识和逻辑电路知识有机结合，初步掌握工程设 计的技能。达到学生能综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。通过设计实际的出租车计价器应用课题，熟悉各种芯片应用以及其他硬件操作技术，提高了分析问题和解决问题的能力。使学生在基本知识、实践能力和综合素质、创新意识、水平诸方面得到全面提高，为后续课程的学习，为培养应用型工程技术人才打下重要基础。

要求： 1、使用555定时器产生一个20ms的周期信号作为时钟信号。

        2、每1s的时间代表行驶1公里，每公里的收费为2元。

3、有开始计价的按键和停止计价的按键。

4、使用两位数码管动态显示所需收的费用，单位为元。

二、硬件电路设计

NE555引脚引脚功能

1： 地 GND

2：触发

3：输出

4：复位 

5 : 控制电压

 6 : 门限(阈值）

7 : 放电

8 : 电源 Vcc

                              信号发生电路 ：图1   

                                                                                               

（1）555产生20ms信号电路如图1

     根据555定时器构成的多谐振荡器的特性可构成如 图1的占空比可调的多谐振荡电路。根据555定时器的周 期计算公式：T=T1+ T2 =( R1+R2)Cln2

T=20ms

由上可确定个元器件的参数为：

     R1=9.1k    R2=10k    C1=1uf

由测试得到实际的: T=20.7ms

在误差允许范围内满足要求。由于电路中的电阻都为固定值，所以整个振荡电路的占空比为固定值，但是作为输入信号该占空比的信号满足作为驱动时钟的要求,因此整个电路也满足要求。                                                               

                                                                       

                                                  

                 五十进制电路：图2

74ls160引脚功能：                            74ls00引脚功能：

 TC         进位输出端                       1A－4A，1B－4B  输入端

CEP        计数控制端                       1Y－4Y  输出

 Q0－Q3     输出端 

CET        计数控制端

CP          时钟输入端（上升沿有效）

 /MR        异步清除输入端（低电平有效）

 /PE         同步并行置入控制端（低电平有效）

根据74ls160的特性得到如图2的电路，图2是由两个74ls160和一个74ls00构成的50进制计数器，其中74ls00的3脚为1s时钟信号输出引脚。U2为十进制计数器并且U2的15脚的的输出为五进制计数器U3的输入计数信号，U3采取异步清零法来实现五进制计数功，清零信号由74ls00的3脚提供。

根据实际测得数据可知74ls003脚输出的信号的周期为：

T=980ms

误差公式：相对误差=|测量值-计算值|/计算值×100%

根据误差公式得到的数据与要求值的误差为: 2%,该误差在允许范围之内，并且产生的信号可以驱动后续电路，由此说明该电路满足要求。

三、调试记录

第一次调试时间：20##—3—14

调试遇到的问题：发现无法从示波器中获取五十进制电路输出的周期为1s的信号

解决方法：      首先分别检测各个芯片的电源管脚，逐个排查每个芯片后没发现问题，然后从555定时器输出20ms的信号管脚开始检测各个信号输出管脚，检测发现U2 的输出进位信号正常，U3的输出管脚QC和QA输出的信号也没有问题，并且   QC的输出的信号周期约为1s与理论值相符。经过替换芯片发现不是芯片问题，线路也没有问题，最后经过老师指导得知1s进位信号的跳变时间非常短导致示波器无法显示，但是实际存在并且可以作为时钟信号输出，可以驱动后续电路，联调结果证明该现象。由此可知该模块满足要求，基本成功。

 第二次调试时间：20##—3—20

 调试遇到的问题：没有遇到问题，联调成功

 在第二次调试成功后通过验收。

四、课程设计体会

经过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。课程设计和平时作业题是有区别的，作业题是为了加深对课堂所讲知识的理解，它内容较窄、训练第一，且是经过抽象加工后给出的理想化的条件，因而有唯一答案，而课程设计是实际的电路装置，它涉及的知识面广，需要综合运用所学的知识，它一般没有固定的答案、需要从实际出发、通过调查研究，查寻资料、计算等环节，才能得到一个较理想电路，更重要的是，它不光是停留在理论设计和书面答案上，而要做出符合设计要求的实际电路。所以说，课程设计是一门知识的应用、综合、智力开发创新、工程技能训练、理论性和实际性极强的课程。

我在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。查阅了很多有关的资料，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。这次设计不仅是对我们所学课本知识的一个考察，更是对我们的自学能力和收集资料能力以及动手能力的考验。

总体来说，课程设计使我们受益匪浅，在摸索该如何设计电路是之实现所需功能的过程中，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力，我们都觉得以后更要加强这方面的设计，提高自己的能力。通过设计我们知到书本上的知识有了用武之地，这巩固了和深化了自己的知识结构。这次课程设计恰恰给了我们提供了一个应用所学知识的机会。从老师的辅导过程中让我们学会如何规范使用仪器、检测电路、处理问题，衷心感谢老师的指导。

五、参考文献

[1]、徐秀平《数字电路与逻辑设计》北京：电子工业出版社  20##-7-1

[2]、王毓银《数字电路逻辑设计》 高等教育出版社  20##-01

[3]、74ls160资料：http://wenku.baidu.com/view/7347bdd8ad51f01dc281f126.html

[4]、74ls00  资料：http://wenku.baidu.com/view/d0e13708bb68a98271fefa25.html

[5]、NE555   资料：http://wenku.baidu.com/view/fab5562e2af90242a895e5ba.html

第二篇：数字电路课程设计报告(参考模板)

滁州学院

课程设计报告

课程名称：  数字电路课程设计       

设计题目：      交通灯控制系统              

      院（部）：     机械与电子工程电学院       

专    业：                                 

学生姓名:                                 

学    号:                                  

起止日期:2012年 6月7日~ 201年 6月22日

指导教师:           华贵山                

目录

摘要………………………………………………………………..

关键词……………………………………………………………

1……………………………………………………………………..

       1.1………………………………………………………….

       1.2………………………………………………………………

2………………………………………………………………………….

       2.1……………………………………………………..

       2.2………………………………………………………

………………………………………………………………………………….

课程设计报告书一般有如下内容：

1.  目录

目录是将报告书内的章节标题依次排列。

2.  需求分析

主要内容包括本课程设计题目、课程设计任务及要求、课程设计思想、软硬件运行环境及开发工具。

3.  概要设计

主要叙述本课题设计的流程图（各功能模块）、主要的数据结构、完成本课程设计所用方法及其原理的简要说明。

4.  详细设计

主要是本课题所需要的硬件设计与软件设计，包含建立设计所需的数学模型并列出必要的计算公式、计算过程及说明，硬件电路的设计与实现，写出设计计算结果；绘出计算机程序框图，写出自编的程序。

5.  调试与操作说明

系统调试分析与操作使用说明。

6.  课程设计总结与体会

主要对本课题开发过程进行归纳和总结，本课题在设计过程中所遇到的技术难点及解决方法。还应包括本课题尚存在的问题，以及进一步开发的见解与建议。并写出通过本次课程设计的收获和体会。

7.  致谢

以简短的文字对在设计研究和设计报告撰写过程中曾直接给予帮助的人员表示自己的谢意

8.  参考文献

为了反映论文的科学依据和作者尊重他人研究成果的严肃态度以及向读者提供有关信息的出处，应列出本课程设计所涉及的主要参考文献。

9.  附录

有些材料编入文章主体会有损于编排的条理性和逻辑性，或有碍于文章结构的紧凑和突出主题思想等，可将这些材料作为附录编排于全文的末尾。

交通灯控制系统

摘要：本文着眼于目前普遍应用在城市道路上的交通灯控制系统，设计了一个东西方向和南北方向十字路口的交通灯控制电路。进行交通灯状态变换的分析和交通灯总体框架的设计。

关键词：交通灯   控制电路   proteus 仿真   电路设计

1引言

1.1设计任务

首先设计让倒计时显示器按规律运行的电路，再通过倒计时电路的信号来控制交通灯按4 种状态循环变换。电源电路采用9V 变压器、整流桥和稳压管，使220V 的交流电转换为5V 的直流电。4Hz 方波脉冲由555 定时器产生，再由74LS193 实现4 分频，最终输出1Hz 的脉冲信号；用两块74LS193 实现倒计时，一块显示十位，一块显示个位，用2 个D 触发器74HC74实现30s，20s，5s 时间的转换；利用倒计时电路控制4 个状态。最后通过74LS138 和相应的逻辑门实现对交通灯亮灭的控制。

1.2 要求

设计一个东西方向和南北方向十字路口的交通灯控制电路。

要求如下：

（1）南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30s、支干道每次通行间为20s；

（2）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）；

（3）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5s 钟，才能变换运行车道；

（4）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次；

（5）同步设置人行横道红、绿灯指示。

（6）设计相关提示：所设计的交通路口为一十字路口，不涉及左右转弯问题

2 交通灯控制电路分析

2.1交通灯运行状态分析

交通灯控制电路，要求每个方向有三盏灯，分别为红、黄、绿，配以红、黄、绿三组

时间到计时显示。一个方向绿灯、黄灯亮时，另一个方向红灯亮。每盏灯顺序点亮，循

环往复，每个方向顺序为绿灯、黄灯、红灯。交通灯的运行状态共有四种，分别为：

状态0：东西方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；南北方向车道的红灯亮，车道，

人行道禁止通行。   

状态1：东西方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道，

人行道禁止通行；   

状态2：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；   

状态3：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；

4 种状态循环往复，并且红灯的倒计初始值为绿灯的倒计初始值和黄灯的倒计初始值

之和。交通灯电路的具体运行状态框图如图2.1(人行道交通灯未标明)所示：

图2.1 交通灯运行状态分析图

2.2电路工作总体框图

交通灯控制电路主要由以下几部分构成，如图2.2 所示，有电源电路，脉冲电路，分

频电路，倒计时电路，(交通灯)状态控制电路，灯显示电路。

3所需各部分电路设计

3.1电源电路：电源电路主要由整流、滤波、稳压三部分组成，用于供给数字电路的工作电源。整流部分由变压器与整流桥KBP210G 组成。220V、50Hz 的交流输入经过变压器之后，输出9V、50Hz 的交流电压。该电压输入整流桥，整流桥由四只整流二极管接成电桥的形式组成。整流桥输出8.1V 的直流电压。滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，由1mF 的电容组成电容滤波电路。电容滤波电路简单，负载直流电压较高，纹波也较小，适合负载电压较高，负载变动不大的场合。稳压电路用于稳定电压的输出，由三端集成稳压器L7805 和电容组成。C2、C3 用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，C4 用于减少稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。

图3.1 稳压电源

3.2脉冲电路：利用555 定时器为主组成多谐振荡器，输出4Hz 的矩型方波，实现脉冲电路功能。555 定时器的原理图如图3.2 所示，功能表如表1 所示：

图3.2 555 定时器原理图

组成的脉冲电路如图3.3 所示：

根据功能表和电路图计算如右式：

取R1=10kW，R2=10 kW，C=1.6uF。即可实现输出4Hz 的矩型方波。值得注意的是，在输出端接上了一个开关，可以控制系统工作的开始和暂停。

3.3 分频电路

分频电路利用计数器74LS193 来实现，根据上面计算取4 分频，即输出为2 Q 端，电

路如图3.4 所示：

3.4倒计时电路：十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每s 减1 的计数方式工作，直至减到数为5和0，十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。根据题目的要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30s、支干道每次通行时间为20s。也就是一个循环是50s，如此先显示30s 后显示20s 倒计时，然后再显示30s 倒计时，以此类推。设计时采用两块74LS193，一块是显示十位，一块是显示个位。个位接成十进制，从9 开始倒计时，当到达0 时，向高位发出一个借位信号，再继续从9 倒计时。一开始使十位数置数为3，二进制为0011，个位数为0，二进制为0000，此时个位产生一个借位信号给十位的脉冲输入端，十位的74LS193 芯片倒计时一次，结合个位的设置，电路从30 开始倒计时。当主车道绿灯亮了25s，倒计时也已经数到了5 了，此时，个位显示5，十位显示0，主车道的绿灯熄灭，主车道的黄灯开始倒计时闪亮5s，当倒计时到0 后，个位芯片74LS193 发出一个借位信号，向高位借数，但是高位已经是0 了，按照要求此时十位应该是从0 翻2，即二进制0010，为了实现这功能，通过研究十位的二进制数发现，十位的二进制是从0011、0010、0001 到0000 计数完，翻转为二进制0010，然后从0010、0001 到0000 倒计时，当到0000 后就结束一个循环，又从0011 开始新的一个循环。从二进制0011 和0010 两个不同的预置数，发现可以用1 个D 触发器74LS74 接成T 触发器并把Q 端接至十位倒计时的最低位来完成这个功能。高位产生借位信号时将Q 端的信号置入，当这个借位信号（低电平）消失后，产生一个上升沿的脉冲信号，使T触发器翻转然后保持，下一个借位信号来时就把此时的Q 值置入（此时Q 值为原来的非，即由0 变1 或由1 变0），然后翻转。通过以上置数方式可实现0011 和0010 的交替置入。另外，通过在特定时刻（倒计时高位由0000 变为0010 后）对T 触发器进行清零，可实现主次干道通行时间的调整。最后将电路的倒计时接到译码器74HC4511，再接到共阴极数码显示管上显示十进制数字。据此画出倒计时电路如下图——图3.5 所示：

3.5状态控制电路

如图2.1，用倒计时控制灯的变化，先将图示状态0、1、2、3 编码为00、01、10、11，当倒计时为30、20、5 的时候产生一个信号给状态转换的电路，而这个信号是电平信号的话就很难实现，所以又用了边沿触发，此时用计数器表示状态，取其低两位的计数态00、01、10、11 为灯的状态，这样的话，来一个边沿信号就能使计数器加一，实现上述四状态转换。画出状态控制电路信号转换表如下表——表2 所示：

                                                   

                                                             图3.6 状态控制电路

3.6灯显示电路

首先要把控制的脉冲接入计数器74LS193 的非减数的脉冲端，因为脉冲主要有四个，四个为一个循环，只取计数器的低位两位即可，除了让计数器工作的接入端需要接电平外，其他端都不用接，再将计数器的低两位接入译码器74LS138 的低位两端，从译码器输出四位0 y 、1 y 、2 y 、3 y 信号，低电平有效，每一种低电平表示一种状态，用1 G 、1 Y 、1 R 表示主干道的绿灯、黄灯、红灯，用2 G 、2 Y 、2 R 表示支干道的绿灯、黄灯、红灯，用12 G 、12 R 表示主干道方向上的人行道，用22 G 、22 R 表示支干道上的人行道，得出状态表如下表­­——表3 所示。

 

为了让黄灯能每s 闪亮一次，可以在黄灯那里加入一个与门，把黄灯发亮的信号当成是与门的开通信号，与门的另一端接入时间脉冲，那么黄灯就可以实现每s 闪亮一次的功能了。画出灯显示电路如图3.7 所示：

3.7 总体电路图：根据上面各功能电路的设计整合，用proteus 仿真软件画出总体电路图如3.8 所示：

                             

                                                 图3.8 交通灯控制电路

4结束语

由于知识的局限性，大部分设计思想和电路都是参照书本，设计的电路可能只是理论上的东西，是纸上谈兵，要真的实现，对于对数字逻辑知识整体掌握很少的我可能还有一定的困难，并且，这样的设计方法和电路能是相对误差较小，不会影响整个系统的功能。

参考文献

（1）康华光.电子技术基础模拟部分.第5 版.北京：高等教育出版社，2006 .485-500

（2）刘明丹. 基于数字电路对交通灯控制的研究与设计. 2005

（3）任中民. 交通灯数字控制系统的电路设计. 2005