与非门作为与门、非门教案示例
详细介绍：
（一）教学目的初步认识与非门可以代替与门、非门。（二）实验器材T065或74LS00型二输入端四与非门集成电路两块，100欧定值电阻1只，GD55—2型发光二极管1只，常闭按钮开关两个，一号干电池三节（附电池盒），mG42—20A型光敏电阻1只。（三）教学过程1．复习我们已经学过了与门、非门、与非门三种门电路，同学们还记得与门、非门、与非门使电路闭合的条件吗？同学们边回答，老师边板书：（与门输入端都是高电位时非门输入端是低电位时与非门只要有一个输入端是低电位）与非门是最常见的门电路，这是因为不但它本身很有用而且在没有专用的非门、与门时（为了生产、调试的方便与规范，在集成电路产品中没有与门、非门，而只供应与非门），可以用与非门来分别代替它们。今天我们就学习如何把与非门作为与门、非门使用。板书：（第六节与非门作为与门、非门）2．进行新课用与非门作为非门同学们，现在我们研究只应用与非门的一个输入端A（或B），另一个输入端B （或A）空着，这个与非门的开关条件。问：把这个与
非门的A与低电位相接时，它的输出端是高电位还是低电位？把它当作一个电路的开关，此时电路是开的，还是关的？（高电位，关的）问：把这个与非门的A与高电位相接时，它的输出端是高电位还是低电位？这个开关电路是开的，还是关的？（低电位，开的）问：这样使用与非门，这个与非门可不可以看作是个非门（与本节课复习中的板书呼应）？（可以）板书：（只应用与非门的一个输入端A或输入端B时，这个与非门�'be统闪朔敲拧a9 学生实验：让学生按课本图15—29连接电路，并说明把电路中的两个与非门都当做非门使用，然后问：当有光照射到光敏电阻上时，左边的非门的A端是低电位还是高电位？为什么？（低电位，因为此时光敏电阻的阻值很小）它的输出端（也就是第二个非门的输入端）是高电位还是低电位？（高电位）第二个非门的输出端是高电位，还是低电位？发光二极管是亮，还是不亮？（低电位，不亮）问：没有光照射光敏电阻时，左边的非门的A端是低电位还是高电位？为什么？（高电位，因为此时光敏电阻的阻值很大，A端是空着的）它的输出端（也就是第二个非门的输入端）是高电位还是低电位？（低电位）第二个非门的输出端是高电位还是低电位？（高电位）发光二极管亮还是不亮？（亮）好了，同学们开始实验，检验一下我们的分析是否正确。实验后，老师点明，这实际是夜明灯（发光二
基于数字电路交通红绿灯设计
目录 一、设计目的 (3) 二、设计任务 (3) 三、设计要求 (4) 四、总体设计思路 (4) 五、电路设计模块与分析 (5) 1、交通灯控制系统的原理 (5) 2、状态控制电路 (6) 3、初值预置电路 (8) 4、数字显示电路 (9) 5、秒脉冲电路 (10) 六、总设计电路图 (11) 七、元件清单及其引脚功能 (12) 八、仿真故障 (13) 九、心得体会 (13) 十、参考文献 (14)
一、设计目的 1、通过设计，巩固和加深在数字电子技术课程中的理论基础和实验中的基本技能，训练电子产品制作时的设计能力。 2、通过该课程设计，设计出符合任务要求的电路。 3、掌握常用集成器的一般设计方法。 4、训练并提高学生在文献检索、资料利用、方案比较和元器件选择等方面的综合能力。 5、熟练使用Multisim软件。 二、设计任务 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。交通信号灯常用与交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。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、科学化、简便化。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。 三、设计要求 本设计通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，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。 1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间25s。 2、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间25s。 3、东西方向或南北方向黄灯亮，时间均为5s。 四、总体设计思路 1、根据本课题设计要求分析并画出简易电路结构框图。 2、按照电路结构框图绘制电路原理图。 3、选定各部分集成电路元器件的类型。 4、利用Multisim软件对所设计电路进行调试仿真。 根据设计任务和要求，而确定交通灯控制器电路的系统工作框图
教学要求： 熟练掌握最简单的与、或、非门电路；掌握TTL 门电路、CMOS 门电路特点和逻辑功能（输入输出关系）；掌握TTL 门电路、CMOS 门电路的电气特性；理解TTL 门电路、CMOS 门电路在应用上的区别。了解特殊的门电路，如OC 门，三态门，CMOS 传输门。 教学重点： TTL 门电路的外部特性，逻辑功能、电气特性。CMOS 门电路的外部特性，逻辑功能、电气特性。 2. 1 概述 门电路——用以实现各种基本逻辑关系的电子电路 正逻辑——用1 表示高电平、用0 表示低电平 负逻辑——用0 表示高电平、用1 表示低电子的情况。 2.2 分立元件门电路 2.2.1 二极管的开关特性 图2.2.1二极管静态开关电路及其等效电路 (a)电路图(b) 输入高电平时的等效电路(c)输入低电平时的等效电路
二、动态开关特性在高速开关电路中，需要了解二极管导通与截止间的快速转换过程。 图２.２.２二极管动态开关特性 (a)电路图(b)输入脉冲电压波形(c)实际电流波形 当输入电压U I 由正值U F 跃变为负值U R 的瞬间，V D 并不能立刻截止，而是在外加反向电压UR 作用下，产生了很大的反向电流I R ，这时i D ＝I R ≈- U R ／R ，经一段时间 t rr后二极管V D 才进人截止状态，如图3. 2. 3 (c) 所示。通常将t rr称作反向恢 复时间。产生t rr 的主要原因是由于二极管在正向导通时，P 区的多数载流子空穴大 量流入N 区，N 区的多数载流子电子大量流入P 区，在P 区和N 区中分别存储了 大量的电子和空穴，统称为存储电荷。当U I 由U F跃变为负值U R 时，上述存储 电荷不会立刻消失，在反向电压的作用下形成了较大的反向电流I R ，随着存储电荷 的不断消散，反向电流也随之减少，最终二极管V D 转为截止。当二极管V D 由截 止转为导通时，在P 区和N 区中积累电荷所需的时间远比t rr 小得多，故可以忽略。 2. 2. 2 三极管的开关特性 一、静态开关特性及开关等效电路
1 电源提供方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。因此考虑了两种电源方案：方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。综上所述，选择方案二。 2 显示界面方案 该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，我考虑了二种方案：方案一：采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，简单，方便。方案二：采用点阵式LED 显示。这种方案虽然功能强大，并可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，成本较高。 综上所述，选择方案一。 3 输入方案： 设计要求系统能调节灯亮时间，并可处理紧急情况，我研究了两种方案：方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等。 该方案的优点是：使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。 方案二：直接在I/O口线上接上按键开关。 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用。
综上所述，选择方案二。 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始，即如图2.1所示： 图1 交通状态 本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51作为中心器件来设计交通灯控制器。实现以下功能：
题目：模块六数字电路的基本知识 第二节基本逻辑门 教学目的： 1、掌握与门、或门、非门的逻辑功能及逻辑符号； 2、掌握基本逻辑运算、逻辑函数的表示方法； 3、掌握三种基本的逻辑电路。 重点与难点：重点：基本逻辑关系：“与”关系、“或”关系、“非”关系 难点：基本逻辑门电路的工作原理及其逻辑功能 教学方法： 1、讲授法 2、演示法 组织教学： 1、检查出勤 2、纪律教育 课时安排： 2课时 教学过程(教学步骤、内容等) 模块六数字电路的基本知识 复习回顾： 1、什么叫模拟电路？什么叫数字电路？ 2、常用的数制有哪几种？（要会换算） 导入新课： 数字电路为什么又叫逻辑电路？因为数字电路不仅能进行数字运算，而且还能进行逻辑推理运算，所以又叫数字逻辑电路，简称逻辑电路。 定义：所谓逻辑电路是指在该电路中，其输出状态（高、低电平）由一个或多个输入状态（高、低电平）来决定。 数字电路的基本单元是基本逻辑电路，它们反映的是事物的基本逻辑关系。 什么是门？ 新课讲解： 基本逻辑门 三种基本逻辑关系 一、“与”逻辑 1、定义：如果决定某事物成立（或发生）的诸原因（或条件）都具备，事件才发生，而只要其中一个条件不具备，事物就不能发生，这种关系称为“与”关系。
2、示例：两个串联的开关控制一盏电灯。 A B 3、“与”逻辑关系真值表 0---开关断开/灯不亮 1---开关闭合/灯亮 4、逻辑规律：有“0”出“0”，全“1”出“1” 5、逻辑符号：二、“或”逻辑 1、定义：A 、B 等多个条件中，只要具备一个条件，事件就会发生，只有所有条件均不具备的时候，事件才不发生，这种因果关系称为“或”逻辑。 2、示例：两个并联的开关控制一盏电灯。 A 3、“或”逻辑关系真值表 0---开关断开/灯不亮 1---开关闭合/灯亮 4、逻辑规律：有“1”出“1”，全“0”出“0” 5、逻辑符号：三、“非”逻辑 1、定义：决定事件结果的条件只有一个A ，A 存在，事件Y 不发生，A 不存在，事件Y 发生，这种因果关系叫做“非”逻辑。 R
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
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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2V CC 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、
一章设计方案 1.1 设计基础 此次PLC编程方法均与以S7-200作为背景机。 1.2 方案选择 这次给的方案有三种，一种是传统红绿灯，即绿灯切换到红灯之前用黄灯缓冲，而红灯到绿灯没有黄灯缓冲，这种红绿灯没有人行道上的红绿灯；第二种是普通红绿灯，就是在传统红绿灯基础上加上人行道红绿灯，人行道上只有红、绿两种灯；第三种是大型红绿灯，这种红绿灯是在普通红绿灯基础上加左右转弯和倒计时显示。下面就来介绍这三种红绿灯：方案一传统红绿灯 十字路口每个方向各有一组红绿灯，共四组。这种红绿灯控制简单方便。但是缺点是只适合小型城市或者没有行人过马路和马路两边架设天桥的十字路口。现今已经无法满足较大城市的交通需求，很容易出现交通堵塞现象。 当启动PLC时，南北方向绿灯亮25s，同时东西方向红灯亮30s ；25s后南北方向绿灯闪烁3次（用时3s）后，改为黄灯，之后南北红灯并维持30s；此时东西方向由红灯变为绿灯亮25s，然后绿灯闪烁3次（用时3s）后转为黄灯亮2s，如此一直循环。如图： 传统红绿灯平面示意图 方案二普通实用型红绿灯 十字路口每个方向各有一组红绿灯，共四组；在每个路口加上人行道，人行道左右方向上各有一组红绿灯，共八组。这种红绿灯以控制简单实用方便，普遍运用在我们生活中。缺点是此种红绿灯不适合用在大型的交通枢纽上，因为它不能承受大流量的车辆通行。下面就来介绍这种红绿灯的设计。
当启动PLC时，南北方向绿灯亮25s，人行道南北方向亮红灯30s ，同时马路东西方向红灯亮30s人行道东西亮绿灯27s后闪烁3次（频率1s/次）；25s后马路南北方向绿灯闪烁3次（频率1s/次）后，改为黄灯亮2s，之后马路南北红灯亮并维持30s，这时人行道南北方向亮绿灯27s后闪烁3次（频率1s/次）；此时马路东西方向由红灯变为绿灯亮25s，人行道由绿灯变为红灯亮30s；然后绿灯闪烁3次（频率1s/次）后转为黄灯亮2s。如此一直循环。下面是示意图： 普通实用型红绿灯平面示意图 方案三大型红绿灯 十字路口每个方向各有一组左右转弯直行红绿灯，一共四组；人行道东南西北方向上各有一组红绿灯，共八组。这种红绿灯是针对现今大城市交通而设计的，车道上设计了左转、直行、右转三组信号灯。它相对前两种红绿灯有了很大的变化，系统也复杂很多。各组灯之间的关系也比较复杂；但是这种红绿灯面对大量的行人和车辆也可以进行秩序化的放行。下面就来介绍这种红绿灯： 注：先对各个方向上的灯作序号，记向北左转为1点方向、向北直行为2点方向以此顺时针计数。最后向东左转为12点方向。 当启动PLC时，系统得电。按下启动按钮，9、5点方向亮绿灯27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s；9、5变红灯同时11、3变为绿灯亮27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s ，11、3变为红灯同时2、6变为绿灯亮27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s ，2、6变为红灯同时8、12变为绿灯亮27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s。人行道上开始南北方向绿灯亮60s后变为红灯亮60s，东西方向红灯亮60s后变为绿灯亮60s。马路东南西北右转方向亮灯与南北人行道一样。完成一个周期后，循环。下面是平面示意图：
知识目标： 了解与门、或门、非门等基本逻辑门电路的特点及功能。 能快速识别电路图符号并写出真值表 逻辑门的输入输出间的关系。 能力目标： 熟悉、熟练逻辑门电路图、符号及其运算 重点： 与门、或门、非门等基本逻辑门电路特点 逻辑门的输入输出间的关系 难点： 基本逻辑门的运算
【课堂导入】 “逻辑”指的是事物的前因后果所遵循的规律，如果把数字电路中的输入信号看作是“条件”，输出信号看作是“结果”，那么数字电路的输入输出信号就存在着一定的因果关系，即逻辑关系，能实现一定逻辑关系的数字电路称为逻辑门电路。（基本逻辑门电路：与门、非门、或门）【教学过程】逻辑门基本知识 一．基本逻辑门电路： 与门：当开关S1、S2同时闭合时，灯L就亮。 若将开关闭合为“1”，断开为“0”；灯亮为 “1”，灯灭为“0”； 真值表：将各变量和函数可能出现的情况用下表表 示。 输入端A、B，输出端Y： ____ ＆ 逻辑符号： A ____Y ____ B 与门电路真值表 输入输出 A B Y 000 010 100 111 与门逻辑表达式：Y = A ?B 逻辑功能：全1出1，有0出0 或门：当开关S1或S2闭合时，灯L就亮。
或门电路真值表 逻辑符号： ____ A ____Y ____ B 输入 输出 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 或门逻辑表达式：Y = A + B 逻辑功能：全0出0，有1出1 非门：当开关S 1断开时，灯L 就亮。 非门电路真值表 逻辑符号： A ____ ____Y 输入 输出 A Y 0 1 1 0 非门逻辑表达式：Y = A ‘ 逻辑功能：有1出0，有0出1 问题：基本逻辑门的符号分别是什么分别有什么逻辑功能 >1 1
网络教育学院 《可编程控制器》大作业 题目：十字路口交通灯控制设计 学习中心：辽宁彰武电大学习中心 层次：高中起点专科 专业：电力系统自动化技术 年级： 2015 年秋季 学号： 151524228206 学生姓名：陈润泽
题目五：十字路口交通灯控制设计 起动后，南北红灯亮并维持30s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，东西绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，东西黄灯亮，黄灯亮2s后，东西红灯亮，与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，南北黄灯亮，黄灯亮2s后，南北红灯亮，东西红灯灭，东西绿灯亮。依次循环。 十字路口交通灯控制示意图及时序图如下图所示。 设计要求：（1）首先对可编程序控制器（PLC）的产生与发展、主要性 能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍； （2）设计选用西门子S7－200 系列PLC，对其I/O口进行分配， 并使用STEP7-MicroWIN编程软件设计程序梯形图（梯形图 截图后放到作业中）； （3）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。
1 设计背景 1.1 背景概述 本文对十字路口交通信号灯控制系统，运用可编程逻辑器件PLC做了软件与硬件的设计，能基本达到控制要求。系统仅实现了小型PLC系统的一个雏形，在完善各项功能方面都还需要进一步的分析、研究和调试工作。如果进一步结合工业控制的要求，形成一个较为成型的产品，则需要作更多、更深入的研究。 1.2 可编程逻辑控制器简介 可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称 PLC) 根据国际电工委员会(IEC)在1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。 2 十字路口交通信号灯PLC控制系统简介 2.1 控制对象及要求 2.1.1 控制对象 本系统的控制对象有八个，分别是： 东西方向红灯（R—EW）两个； 南北方向红灯 (R—SN) 两个； 东西方向黄灯（Y—EW）两个； 南北方向黄灯 (Y—SN) 两个； 东西方向绿灯（G—EW）两个；
百度文库 长沙学院 电子技术 课程设计说明书 题目交通灯控制电路设计 系( 部) 电子信息与电气工程系 专业 ( 班级 ) 电气工程及其自动化 姓名龙欣 学号B214 指导教师张海涛 起止日期 电子技术课程设计任务书(27) 系（部）：电子信息与电气工程系专业：电气工程及其自动化指导教师：张海涛课题名称 交通灯控制电路设计
百度文库 由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯亮禁止通行； 绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。实现红、绿灯的 自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。 设设计要求： 1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。 计 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法，能够运用所学知识设计一定规模的电路。 内 设计任务： 容 1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。 及 2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红 要 灯。 求 3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计 30s 和20s 计时 显示电路。 4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮 5s 的黄灯作为过渡，以使行驶中 的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s 计时显示电路。 1、系统整体设计； 设 2、系统设计及仿真； 计 3、在 Multisim 或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示； 工 作 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，量参考文献、设计总结等。 起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注 进 第一天课题介绍，答疑，收集材料 第二天设计方案论证 度 安第三天进行具体设计 排 第四天进行具体设计 第五天编写设计说明书 指导老师 月教研室 年日 意见意见 年月日 长沙学院课程设计鉴定表 姓名龙欣学号B214专业电气班级 2
双江县交通信号灯 技术方案 漳州国绿太阳能科技有限公司
目录 1设计依据及参照规范 (3) 2系统设计思想 (3) 3系统结构 (4) 4系统功能 (4) 5技术规范 (5) 5.1交通信号相位组织及阶段安排 (5) 5.2交通信号机 (6) 5.3设备箱 (8) 5.4信号灯 (8) 5.5信号灯杆及基础..................................................... 错误！未定义书签。 5.6防雷......................................................................... 错误！未定义书签。 5.7接地......................................................................... 错误！未定义书签。 5.8外场管线设计及施工规范 (8) 5.9交通信号控制方案设计 (9)
1设计依据及参照规范 路口城市道路交通信号控制系统一期工程设计是依据下列文件及设计方案并参考相关文件和信息控制管理系统建设规范编制的。 《路口道路网络与交通设施规划蓝图》 《中华人民共和国交通法规》 《工业企业通信设计规范》GBJ42-81（试行）； 《钢筋混凝土设计规范》GBJIO-87； 《砌体结构设计规范》GBJ3-88； 《道路交通信号灯安装规范》GB14886-94； 《给排水工程结构设计规范》GBJ69-84 ； 《道路交通标志标线》GB5768-1999； 《地下通信电缆敷设》国家标准图集94X102； 《电器安装技术规范》GB； 《工业企业通信接地设计规范》； 《建筑物防雷设计规范》。 2系统设计思想 实用性——充分利用成熟的先进技术，避免盲目追求最新技术，同时又要防止系统处理能力不够。应用软件符合管理需要，界面友好，易于维护，整个系统易用、实用。 可靠性——系统建设尽量采用标准化优质产品，并且在系统集成过程中对硬件设备安装、操作系统应用、网络连接、数据库设计将尽可能完善的做出故障检测、诊断及处理策略，以保证系统的稳定性和可靠性。 经济性——在充分满足系统运行技术与性能要求的前提下，尽量采用性能/价格比高的产品与技术，并在工程项目实施过程中本着励行节约的原则，精打细算，以保证项目建设的合理开销。 先进性——充分发挥项目建设各单位的优势，通过系统的引进、二次开发和整体集成，使建成后的系统在国内同行居于先进水平，并在系统实际运行过程中，建
南华大学电气工程学院 《电子技术课程设计》任务书 设计题目：交通红绿灯 专业：电气工程及其自动化 学生姓名: 学号: 起迄日期: 2013 年9月30日——2014年1月3日指导教师:
《电子技术课程设计》任务书
2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕： 设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。 3．主要参考文献： [1] 康华光. 电子技术基础（模拟部分）第五版[M]. 北京：高等教育出版社，2006 [2] 康华光. 电子技术基础（数字部分）第五版[M]. 北京：高等教育出版社，2006 [3] 中国集成电路大全编写委员会. 中国集成电路大全集成运算放大器[M]. 北京：国防工业出版社，1985 [4] 孙梅生，李梅莺，徐搌英. 电子技术基础课程设计[M]. 北京：高等教育出版社，1989 [5] 彭介华. 电子技术基础课程设计[M]. 北京：高等教育出版社，1997 4．课程设计工作进度计划： 序号起迄日期工作内容 12013.09.20~2013.09.25 明确设计任务，根据任务进行方案选择，画出系统框图。 22013.10.8~2013.10.22 对方案中的各部分进行单元电路的设计，参数计算和器 件选择。完成单元电路的仿真。 32013.10.23~2013.11.08 将各部分连接，画出完整的系统原理电路图。完成仿真。42013.11.11~2013.11.30 绘制电路原理图、PCB板、元器件装配图。调试电路5013.12.05~2014.1.4 撰写、修改设计说明书。设计说明书定稿 主指导教师日期：2013年9 月30 日
成绩评定表
课程设计任务书
目录 1 绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 1.2设计目标 (1) 2 四输入与非门电路 (2) 2.1电路原理图 (2) 2.2四输入与非门电路仿真观察波形 (2) 2.3四输入与非门电路的版图绘制 (3) 2.4四输入与非门版图电路仿真观察波形 (4) 2.5LVS检查匹配 (5) 总结 (7) 参考文献 (8) 附录一：电路原理图网表 (9) 附录二：版图网表 (10)
1 绪论 1.1 设计背景 tanner是用来IC版图绘制软件，许多EDA系统软件的电路模拟部分是应用Spice程序来完成的，而tanner软件是一款学习阶段应用的版图绘制软件，对于初学者是一个上手快，操作简单的EDA软件。 Tanner集成电路设计软件是由Tanner Research 公司开发的基于Windows 平台的用于集成电路设计的工具软件。该软件功能十分强大，易学易用，包括S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit与LVS，从电路设计、分析模拟到电路布局一应俱全。其中的L-Edit版图编辑器在国内应用广泛，具有很高知名度。 L-Edit Pro是Tanner EDA软件公司所出品的一个IC设计和验证的高性能软件系统模块，具有高效率，交互式等特点，强大而且完善的功能包括从IC设计到输出，以及最后的加工服务，完全可以媲美百万美元级的IC设计软件。L-Edit Pro包含IC设计编辑器(Layout Editor)、自动布线系统(Standard Cell Place & Route)、线上设计规则检查器（DRC）、组件特性提取器（Device Extractor）、设计布局与电路netlist的比较器(LVS)、CMOS Library、Marco Library，这些模块组成了一个完整的IC设计与验证解决方案。L-Edit Pro丰富完善的功能为每个IC设计者和生产商提供了快速、易用、精确的设计系统。 1.2设计目标 1.用tanner软件中的原理图编辑器S-Edit编辑四输入与非门电路原理图。 2.用tanner软件中的W-Edit对四输入与非门电路进行仿真，并观察波形。 3.用tanner软件中的L-Edit绘制四输入与非门版图，并进行DRC验证。 4.用W-Edit对四输入与非门的版图电路进行仿真并观察波形。 5.用tanner软件中的layout-Edit对四输入与非门进行LVS检验观察原理图与版图的匹配程度。
课程设计说明书 课程设计名称：数字逻辑课程设计 课程设计题目：简易交通灯电路设计 学院名称：信息工程学院 专业：计算机科学与技术班级： 学号：姓名： 评分：教师： 20 10 年9月16 日
摘要 随着社会经济快速发展以及现代社会人口的增加，顺应各种交通工具的发展和交通指挥的需要，加强交通道路管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，此时交通灯便应运而生。它已逐渐成为改善交通状况的一种重要工具。因此设计交通灯电路对我们的生活息息相关。 本次课题设计采用NE555产生计时信号，定时给出方波脉冲信号，同时采用CD4017集成芯片实现三种信号灯的自动循环功能，以及利用或门真值表功能实现简易交通灯的设计。此简易交通灯可以而且仅可以控制一条交通道路，主要实现红，黄，绿，红，黄，绿单向交通灯循环控制，但是同样可以改动电路从而实现红，黄，绿，黄，绿双向交通灯循环控制；而在时间控制上，红，黄，绿亮灯时间上取为2:1:2。 经过一系列分析准备，本次课题设计除了在手动控制上存在一些不足外，已完成电路设计要求。 关键字：循环控制计时电路译码电路 NE555 CD4017
目录（页码要调整下） 前言 (4) 第一章设计内容与要求 (5) 第二章简易交通灯设计方案 (5) 2.1基本要求设计方案..........................................,5 2.2提高要求设计方案..........................................,6 第三章系统组成及工作原理. (6) 3.1 系统组成 (6) 3.2 工作原理 (7) 第四章简易交通灯设计方案单元模块电路设计 (8) 4.1电源电路 (8) 4.2译码电路 (9) 4.3 光源电路 (10) 4.3.1红黄绿单向循环 (10) 4.3.2红黄绿黄红双向循环 (11) 第五章实验调试和分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14) 附录一 (14) 附录二 (15) 附录三 (16)
绪论 绪论 随着社会经济和城市交通的快速发展，城市规模的不断扩大，交通日益繁忙，红绿灯已经成为疏导交通最常见和最有效的手段。 红绿灯采用红、黄、绿三种颜色组成。绿灯是通行信号，面对绿灯车辆可以直行，左右转弯；红灯是禁止通行信号，面对红灯车辆必须停止前进；黄灯是等待信号，面对黄灯车辆不能越过停车线，等待信号指示。 城市红绿灯一般采用可编程控制器，其中采用PLC程序控制的在实际使用中占有很大的比例。信号一般采用三种控制形式。第一种为传统红绿灯，即在红绿灯之间转换，绿灯变红灯时加黄灯来缓冲；第二种是在传统红绿灯基础上加上绿灯闪烁（以下简称绿闪）功能，即在绿灯将要结束之际加上闪烁，其目的是提醒车辆，并保留黄灯缓冲时间；第三种是数字显示红绿灯，这是目前大城市所用最多的红绿灯，这种是在第二种红绿灯基础上加左右转弯和倒计时显示。 另外人行道的红绿灯对行人和车辆起到秩序化的放行和安全交通的交通设备。人行道上的红绿灯也与马路上的红绿灯大同小异，设计方法也基本相同。
Xxxxxxxxxxx 第一章设计方案 1.1 设计基础 此次PLC编程方法均与以S7-200作为背景机。 1.2 方案选择 这次给的方案有三种，一种是传统红绿灯，即绿灯切换到红灯之前用黄灯缓冲，而红灯到绿灯没有黄灯缓冲，这种红绿灯没有人行道上的红绿灯；第二种是普通红绿灯，就是在传统红绿灯基础上加上人行道红绿灯，人行道上只有红、绿两种灯；第三种是大型红绿灯，这种红绿灯是在普通红绿灯基础上加左右转弯和倒计时显示。下面就来介绍这三种红绿灯：方案一传统红绿灯 十字路口每个方向各有一组红绿灯，共四组。这种红绿灯控制简单方便。但是缺点是只适合小型城市或者没有行人过马路和马路两边架设天桥的十字路口。现今已经无法满足较大城市的交通需求，很容易出现交通堵塞现象。 当启动PLC时，南北方向绿灯亮25s，同时东西方向红灯亮30s ；25s后南北方向绿灯闪烁3次（用时3s）后，改为黄灯，之后南北红灯并维持30s；此时东西方向由红灯变为绿灯亮25s，然后绿灯闪烁3次（用时3s）后转为黄灯亮2s，如此一直循环。如图： 传统红绿灯平面示意图 方案二普通实用型红绿灯 十字路口每个方向各有一组红绿灯，共四组；在每个路口加上人行道，人行道左右方向上各有一组红绿灯，共八组。这种红绿灯以控制简单实用方便，普遍运用在我们生活中。缺点是此种红绿灯不适合用在大型的交通枢纽上，因为它不能承受大流量的车辆通行。下面就来介绍这种红绿灯的设计。
第三章数字电路课程设计 课程设计1：交通灯逻辑控制电路设计 一、简述： 为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过，往往都采用自动控制信号灯来进行指挥。其中红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。交通灯控制电路的系统框图如图3.1.1所示： 图3.1.1 交通灯控制器系统框图 二、设计任务和要求 设计一个十字路口交通信号灯控制器。基本要求如下： 1．满足图3.1.2顺序工作流程。图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。它们的工作方式有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄红灯亮。 2．应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图3.1.3所示。图3.1.3中，假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮
的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和。 图3.1.3 交通灯时序工作流程图 3．十字路口要有数字显示，作为时间提示，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0，然后以每秒加1计数方式方式工作，直至加到绿灯灭为止；当黄灯亮时，置显示器为0，然后以每秒加1计数方式方式工作，直至加到黄灯灭为止；当红灯亮时，置显示器为0，然后以每秒加1计数方式方式工作，直至加到红灯灭为止。例如：假设每个单位时间为3 秒，当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为0，并使数显计数器开始加“1”计数，当加到绿灯灭而黄灯亮时，数显的值应从14跳回到0，同时黄灯亮，黄灯计数，当数显值从2跳到0时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；红灯计数加“1”计数，当加到红灯灭时，数显的值应从17跳回到0。同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向开始计数。 4．扩展功能： （1）用LED 发光二极管模拟汽车行驶电路。当某一方向绿灯亮时，这一方向的1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 NSG t
什么是与门电路及与非门电路原理？ 什么是与门电路 从小巧的电子手表，到复杂的电子计算机，它们的许多元件被制成集成电路的形式，即把几十、几百，甚至成干上万个电子元件制作在一块半导体片或绝缘片上。每种集成电路都有它独特的作用。有一种用得最多的集成电路叫门电路。常用的门电路有与门、非门、与非门。 什么是门电路 “门”顾名思义起开关作用。任何“门”的开放都是有条件的。例如．一名学生去买书包，只买既好看又给买的，那么他的家门只对“好看”与“结实”这两个条件同时具备的书包才开放。 门电路是起开关作用的集成电路。由于开放的条件不同，而分为与门、非门、与非门等等。 与门 我们先学习与门，在这之前请大家先看图15-16，懂得什么是高电位，什么是低电位。
图15-17甲是我们实验用的与用的与门，它有两个输入端Ａ、Ｂ和一个输出端。图15-17乙是它连人电路中的情形，发光二极管是用来显示输出端的电位高低：输出端是高电位，二极管发光；输出端是低电位，二极管不发光。 实验 照图15-18甲、乙、丙、丁的顺序做实验。图中由A、B引出的带箭头的弧线，表示把输入端接到高电位或低电位的导线。每次实验根据二极管是否发光，判定输出端电位的高低。
输入端着时，它的电位是高电位，照图15-18戊那样，让两输人端都空着，则输出瑞的电位是高电位，二极管发光。 可见，与门只在输入端A与输入端Ｂ都是高电位时，输出端才是高电位；输入端Ａ、Ｂ只要有一个是低电位，或者两个都是低电位时，输出端也是低电位。输人端空着时，输出端是高电位。 与门的应用 图15-19是应用与门的基本电路，只有两个输入端Ａ、Ｂ同低电位间的开关同时断开，Ａ与Ｂ才同时是高电位，输出端也因而是高电位，用电器开始工作。
交通灯控制电路设计与仿真 一、实验目的 1、了解交通灯的燃灭规律。 2、了解交通灯控制器的工作原理。 3、熟悉 VHDL 语言编程，了解实际设计中的优化方案。 二、实验原理 交通灯的显示有很多方式，如十字路口、丁字路口等，而对于同一个路口又有很多不同的显示要求，比如十字路口，车辆如果只要东西和南北方向通行就很简单，而如果车子可以左右转弯的通行就比较复杂，本实验仅针对最简单的南北和东西直行的情况。要完成本实验，首先必须了解交通路灯的燃灭规律。本实验需要用到实验箱上交通灯模块中的发光二极管，即红、黄、绿各三个。依人们的交通常规，“红灯停，绿灯行，黄灯提醒”。其交通的燃灭规律为：初始态是两个路口的红灯全亮，之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。 在实验中使用 8 个七段码管中的任意两个数码管显示时间。东西路和南北路的通车时间均设定为 20s。数码管的时间总是显示为 19、18、17……2、1、0、19、18……。在显示时间小于 3 秒的时候，通车方向的黄灯闪烁。 三、实验内容 本实验要完成任务就是设计一个简单的交通灯控制器，交通灯显示用实验箱 的交通灯模块和七段码管中的任意两个来显示。系统时钟选择时钟模块的 1KHz 时钟，黄灯闪烁时钟要求为 2Hz，七段码管的时间显示为 1Hz脉冲，即每 1s 中递 减一次，在显示时间小于 3 秒的时候，通车方向的黄灯以 2Hz 的频率闪烁。系统 中用 S1 按键进行复位。 实验箱中用到的数字时钟模块、按键开关、数码管与 FPGA 的接口电路，以及 数字时钟源、按键开关、数码管与 FPGA 的管脚连接在以前的实验中都做了详细说 明，这里不在赘述。交通灯模块原理与 LED 灯模块的电路原理一致，当有高电平输 入时 LED 灯就会被点亮，反之不亮。只是 LED 发出的光有颜色之分。其与 FPGA 的 管脚连接如下表 19-1 所示： 四、实验步骤 1、打开 QUARTUSII 软件，新建一个工程。 2、建完工程之后，再新建一个 VHDL File，打开 VHDL 编辑器对话框。
绪论 第一章设计方案 1.1 设计基础 此次PLC编程方法均与以S7-200作为背景机。 1.2 方案选择 这次给的方案有三种，一种是传统红绿灯，即绿灯切换到红灯之前用黄灯缓冲，而红灯到绿灯没有黄灯缓冲，这种红绿灯没有人行道上的红绿灯；第二种是普通红绿灯，就是在传统红绿灯基础上加上人行道红绿灯，人行道上只有红、绿两种灯；第三种是大型红绿灯，这种红绿灯是在普通红绿灯基础上加左右转弯和倒计时显示。下面就来介绍这三种红绿灯：方案一传统红绿灯 十字路口每个方向各有一组红绿灯，共四组。这种红绿灯控制简单方便。但是缺点是只适合小型城市或者没有行人过马路和马路两边架设天桥的十字路口。现今已经无法满足较大城市的交通需求，很容易出现交通堵塞现象。 当启动PLC时，南北方向绿灯亮25s，同时东西方向红灯亮30s ；25s后南北方向绿灯闪烁3次（用时3s）后，改为黄灯，之后南北红灯并维持30s；此时东西方向由红灯变为绿灯亮25s，然后绿灯闪烁3次（用时3s）后转为黄灯亮2s，如此一直循环。如图： 传统红绿灯平面示意图 方案二普通实用型红绿灯 十字路口每个方向各有一组红绿灯，共四组；在每个路口加上人行道，人行道左右方向上各有一组红绿灯，共八组。这种红绿灯以控制简单实用方便，普遍运用在我们生活中。缺点是此种红绿灯不适合用在大型的交通枢纽上，因为它不能承受大流量的车辆通行。下面就来介绍这种红绿灯的设计。
丽水职业技术学院 当启动PLC时，南北方向绿灯亮25s，人行道南北方向亮红灯30s ，同时马路东西方向红灯亮30s人行道东西亮绿灯27s后闪烁3次（频率1s/次）；25s后马路南北方向绿灯闪烁3次（频率1s/次）后，改为黄灯亮2s，之后马路南北红灯亮并维持30s，这时人行道南北方向亮绿灯27s后闪烁3次（频率1s/次）；此时马路东西方向由红灯变为绿灯亮25s，人行道由绿灯变为红灯亮30s；然后绿灯闪烁3次（频率1s/次）后转为黄灯亮2s。如此一直循环。下面是示意图： 普通实用型红绿灯平面示意图 方案三大型红绿灯 十字路口每个方向各有一组左右转弯直行红绿灯，一共四组；人行道东南西北方向上各有一组红绿灯，共八组。这种红绿灯是针对现今大城市交通而设计的，车道上设计了左转、直行、右转三组信号灯。它相对前两种红绿灯有了很大的变化，系统也复杂很多。各组灯之间的关系也比较复杂；但是这种红绿灯面对大量的行人和车辆也可以进行秩序化的放行。下面就来介绍这种红绿灯： 注：先对各个方向上的灯作序号，记向北左转为1点方向、向北直行为2点方向以此顺时针计数。最后向东左转为12点方向。 当启动PLC时，系统得电。按下启动按钮，9、5点方向亮绿灯27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s；9、5变红灯同时11、3变为绿灯亮27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s ，11、3变为红灯同时2、6变为绿灯亮27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s ，2、6变为红灯同时8、12变为绿灯亮27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s。人行道上开始南北方向绿灯亮60s后变为红灯亮60s，东西方向红灯亮60s后变为绿灯亮60s。马路东南西北右转方向亮灯与南北人行道一样。完成一个周期后，循环。下面是平面示意图：
设计要求 （1）在十字路口的两个方向上各设一组红灯、绿灯、黄灯，显示顺序为：其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯，另一个方向是红灯、黄灯、绿灯。 （2）设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间，其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别为20s、5s、25s。 （3）当各条路中任意一条上出现特殊情况，例如有消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆时，各方向上均是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪烁。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。 设计原理及框图 交通灯控制系统的原理框图如图1所示，它主要由秒脉冲发生器，时间显示器，倒计时计数器，计数控制器，交通灯控制器，交通显示灯，紧急开关构成。秒脉冲发生器是该系统中定时器的标准时钟信号源，同时控制着正常工作时黄灯与特殊情况下数码管数字的闪烁，倒计时计数器控制器控制倒计时计数器，倒计时计数器输出的数字经过时间显示器显示在数码管上。交通控制器控制交通显示灯的亮灭，交通控制灯的输入信号由紧急开关和倒计时计数器共同提供。 图一：交通灯控制系统的原理框图
状态1 甲车道黄灯亮 乙车道红灯亮 OO O 两方向车道的交通灯的运行状态共有 4种，如图2所 示，它们转换到数子状 态如下图。 TF:表示甲车道或乙车道红灯亮的时间间隔为 25秒，当TF=0时，甲车道为 红灯，25秒倒计时；当TF=1时，乙车道为红灯，25秒倒计时。 TS:表示倒计时到5秒和20秒。TY=0倒计时20秒，否则，TY=1倒计时5秒 一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下： （1）甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车 道禁止 通行。此时TF=O,TS=0绿灯亮足规定的时间隔20s ，倒计时计数器发出状态转 换信号使TS=1,使计数控制器使TS=1转到下一工作状态。 （2） 甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止 通 行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔 5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=1, TS=O,使控制器控制译码器 转到下一工作状态。 （3） 甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车 辆允许通行，绿灯亮足规定的时间间隔 20s 时，倒计时计数器发出状态转换信 号使TS=1,使控制器控制译码器转到下一工作状态。 （4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停 车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通 行。黄灯亮足规定的时间间隔5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=0,TS=0,使计数控制器转到下一工作状态，即系统又转换到第（1）种工作 状态。 因为在上述转换过程中灯的转换只在计数器为零的时候发生且不存在竞争 冒险的问题，所以可设计为当计数器为 00时即发生信号灯的转换，当信号灯 甲车道绿灯亮 乙车道红灯亮 000 以态2 甲车道红灯亮 乙车道碌灯亮 2- 图 ? 00 r 状态3 甲车直红*1亮 乙车道就侯 TS=O TS=1 TF=0 T 状态0 状态1 状态2 状态3