GD® EE3 微电子制造工程专周设计报告课题：红绿灯控制电路指导教师：张松设计人员：胡发恩班级：1206012学号：31完成日期：2014年6月26日T>i r■-1A£ CTCT-i空強凄抖WK超I号吕君岳誓負3口工^A- .a Jjt.「氏N 1> E Y A 闵rEpi卜卜卜|cD曰=Ki卜l-_* 4 3口fu「门S弔匚F E兰吉弓吕狞后罕巳H可田D C B A tJ P国［2 D C B At=i "niwK丐•Co耶-46-> !4思宾呀整HR*乂賢三萤灾詈忘o—OFT 、设计思路1、题目：红绿灯控制器2、设计要求具有以下功能（1）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮；（2）东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮；（3）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮；（4）东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮。
有时间显示（顺时），时间（红灯时间大于15 秒）3、设计条件根据实验室提供的小规模电路进行设计。
||——.00 ——I •字路口交通示意图二、设计框图和概述1、设计框图计数系统2、整体概述首先，脉冲发生电路是用来给计数芯片产生脉冲的，以便计数芯片可以正常工作。
控制系统使整个电路的核心，它控制着红绿灯的亮灭、数码管的显示以及控制计数时间。
技术系统我可以用74LS160和74LS161来实现，采用置数或者清零的方法都可以实现某一时间段的计数。
译码系统是用来显示时间的，它将技术系统所记录的时间用数码管显示出来，以便更清楚的知道红绿灯亮灭的时间。
最后的红绿灯部分用红黄绿三种发光二极管将设计的电路功能直观的表达出来。
三、各单元电路的设计方案及原理说明1、脉冲发生电路：我用555定时器实现产生脉冲的功能。
如下图，电容C被充电，当V上升到2VCC时，使为低电平，同时放3电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，V下降。
当V下降到V|C时，V 翻转为高电平。
当放电结束时，T截止，V CC将通过R、R2向电容器C 充电。
当V 上升到 吆 时，电路又翻转为低电平。
如3此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。
电 路的振荡频率为：f143=1H Z ,贝卩各参数如图：C(Ri 2R2)R144 KOhmQM泸兀7H BIS WT THRR'ES CON(J.U1 uF2、计数系统：根据实验的要求我只用显示一个红灯的时间就可以了， 所以根据我设计方案，是打算让红灯保持 25秒的时间，也就是数码管需要显示的 最大数字是25,因此可以用两个74LS160计数芯片来实现。
该计数 器能同步并行预置数据、异步清零，具有清零置数，计数和保持四种 功能，且具有进位信号输出端，可串接计数使用。
我采用的是计数清 零的方法来实现从0到25的计数，两块芯片接在同一秒冲上的，所 以是同步清零的方法。
S25=0010, 0110 原理图如下:R2 55 kOhmWuF7436D3、译码系统：译码我采用四管脚的数码管来显示时间4、控制系统: 首先根据设计要求，将控制器输出的四种工作状态，翻译成6个信号灯的工作状态。
控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如下 表所示：（表中1代表亮，0代表灭） 状态Q1 Q2 红灯黄灯 绿灯红灯 黄灯 绿灯0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 00 0 1 1 0 0 1 111R K p C CLctAE _?D I IIJI A.匚KIL0rD Jvcc Rt QBL CD i .7*从上表得出，红绿灯状态的转换需要四个状态来实现，这个部分我用74LS163计数器芯片来实现。
将列出的真值表进行化简，得到了各个灯的逻辑函数：红灯»ffifT I - Qi Q?-绿灯1 = Qi Q?红灯2-Q I ,ittr2= QiQ2 > 绿灯2- QiQ2接着用74LS04和74LS08来实现各个灯的功能，将74LS161的低两位分别接到这两个芯片的对应管脚，这样就把控制系统给实现了。
部分仿真电路图如下:最后将各个分开的部分整合为一个电路，把各个系统级联起来，整个电路连接在一起，实现交通红绿灯的功能。
各系统级联后的仿真电路图：元件清单： 74LS160计数器芯片 两片 74LS163计数器芯片 一片 74LS10二输入与非门芯片 一片 74LS86两输入四异或门芯片 一片 74LS04六反相器芯片 一片 74LS08两输入四与非门芯片 一片 555时基电路芯片 一片 四管脚数码管 两只电阻 两只（44K 、50K ） 电容 两只（0.01 f 、10 f ） 电源 一只（5V ）发光二极管 六只（2红2绿2黄） 导线若干△仿真过程截图如下M IEI I'I占ilb你A 賢-H_ u far'I*•C D lc【jj盘亠亠亠tlj Tr z c第屮第申:；-1—珂轉林一?细?i-fT r JBH il*・V0—•*豊乩wSB 2①东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮亠一S5S|—g M A UJ： L 3 T>l_ll KU CX3 4—■ i—»[~If: 3* b_i c f: r n口F；■: r-sanS§ 胃空岀霁U扬宾m 卜|kjCO7•5卜卜4g i 1=1 CT1cr\Cjj 牡r>> Py?=耳4 45 CJl6 6 已Y A -C A Y A CI"70&虧◎aCTTP BQIJDCE* p* 严DP KECD im e VXSR ^E: UZA nd «i=fe r~t E~~iO C②东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮£SJ冒罢合吕畐莞害(-Or 'C-L 3- ri. V _I2ta _c=k _t=. B -^ Y □> B Y F E Cg 呂虫宙导USS 玉nuhhi,n~L2 C K P小丄|..>J I 「I D C E A 百希o*o7虫空®爼虫二工D呂叟醫畀U 曰工S3卜S Fn FnHio PV7\f\*Iffli-匚E刃Vx=^ =zz SI =L m n=L o=i ri c -1 P T u=i c I T -I q= C=3 C -*5____ ・ __ —IU1.fc□07 A CJ-+-U 2 '-t=i ~ngi k r■-j<C_iB U2 f U-b ._i. , . I. f Y A 1=1=1 Ll Y ri f I7 U ■LiL二 二卜L：Q"m卜r 卜卜卜卜卜C -li卜^w\吕■:>:■M4卜卜卜IWL-S.-.二F F= 呂虫器虫WB5h世目FQ rnu苣刍&狞Q 霍吕HJ^. C_H c_ft «f~fe d~v Y A ——= 目»£四、调试过程及结果分析（一）、进行技术系统电路的安装和调试。
当输入1HZ 的时钟脉冲信号时，要求电路能进行增计时，当增计时到25 时，能输出有效的定时时间的新号；（二）、进行交通灯控制器及显示部分的安装和调试；（三）、最后进行交通灯的安装和调试；（四）、判断各部分电路之间的时序配合关系，然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。
若是出现了问题，则一部分一部分的检测电路，找出问题，解决问题。
最终调试如下：接上电源，便可进行交通红绿灯的控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为25 秒，当东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮；当东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮；当东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮；当东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮。
时间显示器从预置的0 秒，以每秒增加1，增到19到20时，南北方向的绿灯转换为黄灯，其余灯不变，从20增至25到0时，东西方向的红灯转换为绿灯，南北方向由黄灯转换为红灯，如此循环下去。
五、设计、安装和调试中的体会在老师布置了专周任务之后，我就想到了交通红绿灯这个项目，开始我想，仅仅是实现几个灯的循环点亮而已。
当我认真去设计的时候，才发现并没有自己想的那样简单。
最开始设计的时候，自己没有进行认真的分析，没有把整体的思路想出来，因此在设计电路阶段走了很多弯路，前期花了很多时间去设计。
然后在安装的时候，安装完了之后感觉自己整个板子的布局不是很好，给人一点凌乱的感觉。
安装好了之后，测试也出了很多问题，首先数码管不能正常的显示，计数的时间不对，其次红绿灯的亮灭也与设计的有所不同，经过仔细的的检测之后，找到了很多问题的地方，再把这些地方该正好，这时候板子上的电路就可以正常工作了。
这其中的很多问题就是犹豫不仔细造成的，所以这提醒了我以后做电路安装方面的时候要注意细节问题。
所幸还是比较满意的完成了这次专周课程设计，自己对这个专周也从中得到了过很多的实践经验，纸上谈兵终究是不够的，多实践才能出真知。
本次专周设计利用了的基本上都是这学期书本上的数字电子技术基础的知识，这些知识到了期末也有点模糊了，在经过这次专周设计之后，在复习了过去的知识的同时也使我多原来的只是有了很多新的理解，所以这相当于复习了一遍这学期的知识，加深了自己的理解，同时也是一次把只是转化为实践的机会，六、对本次专周设计的建议和意见个人觉得这次专周的时间安排不是很合理，主要是时间于期末复习的时间重合了，所以时间有点紧，建议老师把专周时间提前一点。
让我们有更充足的时间去完成。
不过这次专周的题目还是很开放的，老师说自己选择题目，没有很老套的给定一个题目，但是又要讲出原理。
因为不这样的话，给定的题目都是之前学姐、学长做过的话，这样就会导致很多同学可以直接找学姐、学长要电路图和设计报告。
这样就达不到专周设计所想要达到的效果了。
所以我觉得老师这样安排题目还是挺不错的。
这样也有利于培养同学们的创新能力。
还有就是芯片的问题，我觉得实验室提供芯片太少了，虽然自己开始设计好了题目之后，需要的芯片可以去购买，但是在安装过程中如果坏掉的话，又去买不是很方便。
还有就是实验室提供的面包板有一些内部是坏掉的，这样就导致有的同学连接好之后检验自己的电路，检查了很多遍，觉得自己的电路没有问题，但是还是没有设计的结果，原因就是面包版内部有部分坏掉了，这样让人很难受。
△安装后的实物电路：。