倒計(jì)時(shí)交通燈課程設(shè)計(jì)講解

1、電子線路與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書題 目 交通燈控制器專業(yè)班級(jí)電信2班姓 名_學(xué) 號(hào)目錄一、課程設(shè)計(jì)目的和要求 1二、設(shè)計(jì)方案和基本原理 12.1 課程設(shè)計(jì)方案 22.2 課程設(shè)計(jì)原理 3三、電路設(shè)計(jì) 43.1 單元電路設(shè)計(jì) 43.2 輸出指示燈狀態(tài)設(shè)計(jì) 53.3 顯示電路的改進(jìn) 53.4 主電路設(shè)計(jì) 63.5 整體電路圖及工作原理 73.6 元件清單 9四、電路調(diào)試 10五、設(shè)計(jì)小結(jié) 105.1 心得體會(huì) 105.2 作品展示 12六、參考文獻(xiàn) 13、課程設(shè)計(jì)目的和要求要求實(shí)現(xiàn)邏輯功能，在 1-3 狀態(tài)循環(huán)。1、東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時(shí)間 20s。2、南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時(shí)間

2、 20s。3、紅綠燈變換 3 秒前，黃燈處于閃爍狀態(tài)，紅綠燈變換后黃燈熄滅4、采用兩位數(shù)碼管顯示時(shí)間倒計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)結(jié)束紅綠燈自動(dòng)變換。、設(shè)計(jì)方案和基本原理2.1 課程設(shè)計(jì)方案 、S1-S3使用2個(gè)SR鎖存器，設(shè)置00, 01, 10三個(gè)狀態(tài)，這三種狀態(tài)恰 恰對(duì)應(yīng)電路中 S1、 S2、 S 3三種狀態(tài)。 、采用74LS74與外圍元件構(gòu)成脈沖發(fā)生器，用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)。 、使用4個(gè)JK觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)4位計(jì)數(shù)，作為倒計(jì)時(shí)顯示電路用。 、采用2個(gè)CD4511和2個(gè)七段數(shù)碼管作為倒計(jì)時(shí)顯示電路。 、由D觸發(fā)器74LS74與外圍元件構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，用于 S1、S2狀態(tài)切換 （S1、S2正好是相反的狀態(tài)）。D觸

3、發(fā)器是邊沿觸發(fā)器，能夠?qū)崿F(xiàn) 5、6管腳同 時(shí)轉(zhuǎn)換，即東西路和南北路的同時(shí)變換。 、黃燈閃爍電路可以采用NE555振蕩電路實(shí)現(xiàn)，接收到控制端的信號(hào)，NE555的第4管腳得電開始工作，第三腳可輸出脈沖信號(hào)，并且調(diào)整 C6或R23可以改變閃爍頻率。 采用74LS192作為倒計(jì)時(shí)控制器件，其輸出端可直接作為信號(hào)燈變化信號(hào)方案對(duì)比萬案項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) S1-S32個(gè)鎖存器簡(jiǎn)單電平觸發(fā)，與時(shí)鐘信號(hào)不匹配、無法實(shí)現(xiàn)閃爍功能脈沖發(fā)生器觸發(fā)器信號(hào)穩(wěn)定價(jià)格較咼、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜計(jì)數(shù)電路4個(gè)JK觸發(fā)器復(fù)雜 S1-S31個(gè)D觸發(fā)器和一個(gè)簡(jiǎn)易脈沖信號(hào)發(fā)生器邊沿觸發(fā)，與 時(shí)鐘信號(hào)匹配，控制精度 高脈沖發(fā)生器NE555簡(jiǎn)易

4、信號(hào)發(fā)生器成本低谷易實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)脈沖信號(hào)精度稍差些計(jì)數(shù)電路2個(gè)74192計(jì)數(shù)器容易處理，可顯示數(shù)值綜合考慮，為使電路簡(jiǎn)化、運(yùn)行穩(wěn)定，選用方案二。2.2課程設(shè)計(jì)原理任務(wù)要求實(shí)際上就是3個(gè)狀態(tài)，不妨設(shè)：51、 東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時(shí)間20s；52、 南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時(shí)間20s；S3黃燈閃爍，時(shí)間3s?！颈?】主電路狀態(tài)與指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換主電路狀態(tài)S1RS1GS2YS3RS3GS111S21S311燈數(shù)南北R= 2東西G= 2東南西北丫=4東西R= 2南北G= 2注:R，G 丫二紅，綠，黃燈。根據(jù)【表1】可知，設(shè)計(jì)電路只需要3組輸出端控制指示燈，指示燈都是以2個(gè)或4個(gè)一組。

5、總計(jì)需要4 3 =12個(gè)燈三、電路設(shè)計(jì)3.1單元電路設(shè)計(jì)總體模塊設(shè)計(jì)1Hz時(shí)鐘信號(hào)D邊沿觸發(fā)器枸 成的單穩(wěn)態(tài)電路一南北紅燈 東西綠燈計(jì)時(shí)器進(jìn)位信號(hào) +譯碼器顯示器輸出悴制20秒復(fù)位輸出為03 02 01 00振蕩電路南北綠:燈 東西紅燈 黃燈閃爍1時(shí)鐘模塊：采用NE555和RC電路組成振蕩電路，產(chǎn)生1HZ時(shí)鐘信號(hào)。2、計(jì)時(shí)器模塊：使用2個(gè)帶預(yù)置數(shù)的十進(jìn)制計(jì)時(shí)器74LS192構(gòu)成20秒倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器。3、顯示模塊：采用2個(gè)CD4511 乍為譯碼器，將74LS192輸出的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn) 化為BCD碼，通過七段數(shù)碼管顯示出具體數(shù)值。4、 紅綠燈轉(zhuǎn)換模塊：D邊沿觸發(fā)器和其他元件構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，每接收一 個(gè)

6、脈沖，紅綠燈即交替一次。5、黃燈閃爍模塊：NE555構(gòu)成振蕩電路，檢測(cè)到03 02 01時(shí)，輸出脈沖信 號(hào)，黃燈處于閃爍狀態(tài)。3.2輸出指示燈狀態(tài)設(shè)計(jì)（顯示電路）S1S2YSICSIRS3G R西南R GS1 S2 S3R東 ApG *1S2S1S3S1按照【表1】，畫出顯示電路設(shè)想控制電路，如上圖，這個(gè)電路有 5個(gè)輸入端，只要按照要求輸入信號(hào)，可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3.3顯示電路的改進(jìn)由設(shè)想電路和狀態(tài)表可以看出南北路紅燈和東西路綠燈總是同時(shí)點(diǎn)亮和熄 滅，南北路 綠燈和東西 路紅燈也總 是同時(shí)電路 和熄滅，因 此電路的輸 入控制端可 以簡(jiǎn)化為3 個(gè)，如右圖 所示。3.4主電路設(shè)計(jì) 、主電路實(shí)現(xiàn)S1

7、-SPS3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換, 、電路轉(zhuǎn)換條件是時(shí)間，電路中需要時(shí)鐘控制，即時(shí)序邏輯控制電路。 、實(shí)現(xiàn) S1 = 20S, S2= 3S, S3= 20S3.5整體電路圖及工作原理1.總原理圖電路完整工作過程描述（總體工作原理）3、74LS192工作狀態(tài)以及狀態(tài)分析74LS192工作狀態(tài)(個(gè)位)7419277419267419227419237419274192BQ3Q2Q1Q0數(shù)碼管B00000000111001021001131010040101501106011171000810019注：不填二074192(2)工作狀態(tài)(十位)7419277419267419227419237419274192

8、BQ3Q2Q1Q0數(shù)碼管B00000100011注：不填二0(1)計(jì)數(shù)模塊值為01 02 03時(shí)，黃燈閃爍，根據(jù)上面表格可以看出對(duì)于個(gè)位若B值是低電平有效則有：B= Q3 + Q2對(duì)于十位數(shù)，則B=Qi+Q。因此B=Q3 （個(gè)位）+Q2 （個(gè)位）+Qi （十位）+Qo （十位）在電路中可采用4個(gè)二極管1N4148（電路圖中的D1、D4 D5 D6）作為或門電 路。（2）計(jì)數(shù)模塊為00時(shí)，紅綠燈交替，這個(gè)功能可以不按照真值表來實(shí)現(xiàn)， 因?yàn)?74LS192有借位輸出端，作用是當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)數(shù)值變?yōu)?0時(shí)，借位會(huì)輸出低電平，所 以只要個(gè)位和十位借位輸出端都是 0,則意味著此時(shí)計(jì)數(shù)器為00,控制原理即為 借

9、位輸出端控制20秒復(fù)位和紅綠燈交替變換即可。3.6元件清單元件符號(hào)型號(hào)數(shù)量二極管D1-D61N41486發(fā)光二極管L3 L4 L7 L8紅色4發(fā)光二極管L1 L2 L5 L6綠色4發(fā)光二極管L9 L10 L11 L12黃色4三極管VT1-480504色環(huán)電阻R1-1468014色環(huán)電阻R155.1K1色環(huán)電阻R16 R19 R21 R2710K4色環(huán)電阻R17 R20 R24 R261K4色環(huán)電阻R18100K1色環(huán)電阻R22 R291002色環(huán)電阻R23510K1色環(huán)電阻R253.3K1色環(huán)電阻R285101電解電容C1 C3 C510uF3電解電容C60.47uF1電解電容C7100uF1

10、瓷片電容C2 C41032L_L心片U1 U2CD45112L_L心片U3 U474LS1922L_L心片U5 U7NE5552L_L心片U674LS741管座DIP82管座DIP141管座DIP164數(shù)碼管DS1 DS22穩(wěn)壓電路U878051四、電路調(diào)試仿真使用multisim軟件。由于本電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元件繁多，難以一步到位、 調(diào)試成功，為了更容易達(dá)到仿真效果，可以采用分步調(diào)試的方法。1當(dāng)計(jì)數(shù)器顯示00時(shí)候，紅綠燈交替變換。vcc&55_TIMER RATEDR1 -Wrn 5.1 kQvcc9.0V5tCSSTT!IS7P.ECDS士IIcrc nL R1110k0.412N37O7T4

11、511 BO 5VVCC9.0V5100LED4LED74L5T4DLED6LeD7vccT .ovvcc9 0VVCCin555 TIMER RATEDl4CTOOC3O0dpFvccfcST 測(cè)DISTIETFICSSlNIjHz1kQ1Q25-lkQ trt_12N3707DllMlN4149R11 lOkD9.0V VCC WkQVCC2 N 3707RB 1kQ9.W1kQT4LS192D0.22|jF4511BD_5V VCC9.0VDADA匸49OBDCDCDDOD ?E-ELor0C -LTX4511BD 5VVCCLED4510Q9.0V匸瞪2、當(dāng)計(jì)數(shù)器顯示03 02 01時(shí)候，黃燈閃爍。ClrlUSMLED9EJRATED匸3、最后將2個(gè)分步仿真合并在一起，得到完整的仿真電路。U10只是由于仿真軟件仿真局限性無法實(shí)在仿真電路中實(shí)現(xiàn)了電路的所有功能,現(xiàn)二極管分立元件組成的或門電路，所以在仿真電路中用74LS08代替了五、設(shè)計(jì)小結(jié)5.1心得體會(huì)在設(shè)計(jì)過程中，我第一次綜合的運(yùn)用了如此多的軟件，設(shè)計(jì)過程中不自覺的 熟練地掌握了不少技巧，為了完成設(shè)計(jì)查閱了大量的資料，認(rèn)真學(xué)習(xí)了很多元器 件的工作原理，雖然有些沒有完全用得上，但我也意識(shí)到這也是本次設(shè)計(jì)的收獲。在設(shè)計(jì)中，也感覺到自己學(xué)識(shí)的淺薄，僅僅從書本上面學(xué)