數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告74334new

1、 贛南師院物理與電子信息學(xué)院贛南師院物理與電子信息學(xué)院 數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 姓名：姓名： 王岳宇王岳宇 班級(jí)：班級(jí)：電子信息工程 1101 班 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 110802035110802035 時(shí)間：時(shí)間： 2013 年 4 月 10 日 物理與電子信息學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 專業(yè)專業(yè)：電子信息工程 班級(jí)班級(jí)：1101 本 學(xué)號(hào)：110802035 姓名： 王岳宇 課題名稱交通燈控制器 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 與 要 求 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)十字路口的交通信號(hào)燈控制器，控制 AB 兩條交叉道路上的車輛 通行 每條道路設(shè)一組信號(hào)燈，每組信號(hào)燈由紅黃綠三個(gè)燈組

2、成，綠燈表允許通過， 紅燈表示禁止通過，黃燈表示該車道上已過停車線的車輛通行，未過停車線的車輛 停止通行； 每條道路上通過的時(shí)間為 25S 每次變換通行車道之前，要求黃燈先亮 5S，才能變換通行車道； 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 成 績(jī) 有合理的方案設(shè)計(jì)和論證、單元電路和總原理圖電路分析、電路參數(shù)的計(jì)算和清 單。 （0-15 分） 電路板制作、調(diào)試規(guī)范，有詳細(xì)制作和調(diào)試過程。 （0-8 分） 電路板測(cè)試合理，性能指標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)完整，正確；進(jìn)行數(shù)據(jù)處理規(guī)范，電路功能 演示正確、醒目、直觀。 （0-12 分） 對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，有體會(huì)，并能提出設(shè)計(jì)的改進(jìn)、建設(shè)性意見。 （0-5 分） 格式規(guī)范程度，包括論文

3、段落、標(biāo)號(hào)、字體、圖形繪制、參考文獻(xiàn)等。 （0-10 分） 設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)：設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)： 電 子 作 品 成 績(jī) 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 電路正確，能完成設(shè)計(jì)要求提出的基本功能。 （0-30 分） 電路板焊接工藝規(guī)范，焊點(diǎn)均勻，布局合理。 （0-20 分） 電子作品成績(jī)：電子作品成績(jī)： 課 程 設(shè) 計(jì) 成 績(jī) 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 2013 年年 4 月月 20 日日 目 錄 交通燈控制器的設(shè)計(jì)交通燈控制器的設(shè)計(jì) 1 選題背景 在很多城市的主支干道處，傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈已不能滿足要求，設(shè)計(jì)一個(gè)智能 交通信號(hào)燈控制器，由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個(gè)入口 處設(shè)置紅、綠、黃三色

4、信號(hào)燈。紅燈亮禁止通行，綠燈亮就允許通行，黃燈亮 則停止行駛（給行駛中的車輛有時(shí)間停在禁行線以外） ，若檢測(cè)裝置檢測(cè)到支干 道一定范圍內(nèi)沒有車輛，則主干道一只允許通行，否則主支干道紅綠燈交替運(yùn) 行。 1.1 指導(dǎo)思想 秒信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生整個(gè)定時(shí)系統(tǒng)的時(shí)基脈沖，通過減法計(jì)數(shù)器對(duì)秒脈沖減計(jì)數(shù)，達(dá)到控制 每一種工作狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間。減法計(jì)數(shù)器的借位脈沖使?fàn)顟B(tài)控制器完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換用以控制 紅綠燈的狀態(tài)，同時(shí)給計(jì)數(shù)器置初始值。 1.2 方案論證 方案一：將秒脈沖 5 分頻后，接到 16 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的 CLK，0-8 狀態(tài)對(duì)應(yīng) 45 秒，9 狀態(tài)對(duì)應(yīng) 5 秒 ，A-E 狀態(tài)對(duì)應(yīng) 25 秒，F(xiàn) 狀態(tài)對(duì)應(yīng) 5 秒。

5、 用 16 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端控制信號(hào)燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。雖然這種方案簡(jiǎn)單可靠， 可是這種方案不能直觀顯示當(dāng)前數(shù)字。 方案二：將秒脈沖直接接到個(gè)位 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的 CLK，用兩片 10 進(jìn)制計(jì) 數(shù)器級(jí)聯(lián)產(chǎn)生的借位脈沖來控制里一個(gè)計(jì)數(shù)器來改變信號(hào)燈的狀態(tài)。方案二較 復(fù)雜，線路多，可靠性降低，但是卻可以直觀顯示當(dāng)前數(shù)字。 綜合考慮，可以改變狀態(tài)控制器到計(jì)數(shù)器置數(shù)端的電路以抵消競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)帶 來的影響，為了正確顯示數(shù)字，采用方案二。 1.3 基本設(shè)計(jì)任務(wù) （1）用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號(hào)指示燈。 （2）讓主干道處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時(shí)才允許通行?？捎眠壿?開關(guān)作主支干道檢測(cè)車輛是否到來的的信

6、號(hào)。 （3）主支干道交替允許通行。主干道每次放行 45 秒，支干道每次放行 25 秒。 （4）在每次由綠燈亮轉(zhuǎn)換到紅燈亮的過程中，要亮 5 秒鐘的黃燈作為過渡。 （5）設(shè)置 45 秒、25 秒計(jì)時(shí)、5 秒計(jì)時(shí)顯示電路。 1.4 發(fā)揮設(shè)計(jì)任務(wù) （1） 每當(dāng)黃燈亮可以加上一個(gè)閃爍燈，用來警示司機(jī)。 （2） 實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以用傳感器來檢測(cè)支干道是否有車輛到來。 1.5 電路特點(diǎn) 交通信號(hào)控制系統(tǒng)用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，接線較為復(fù)雜。 2 電路設(shè)計(jì) 2.1 總體方框圖 主干道 支干道 狀態(tài)譯碼器 秒脈沖發(fā)生器 狀態(tài)控制器 譯碼，顯示 減法計(jì)數(shù)器 置數(shù)控制 圖 2-1 總體方框圖 2.2 工作原理 將秒脈

7、沖直接接到個(gè)位 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的 CLK，用兩片 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)后就 接到狀態(tài)控制器，控制器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)簡(jiǎn)單的門電路來控制紅綠燈的狀態(tài)，當(dāng) 狀態(tài)需要跳轉(zhuǎn)時(shí)減法計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的借位脈沖觸發(fā)狀態(tài)控制器以改變輸出狀態(tài)， 同時(shí)借位脈沖信號(hào)接到計(jì)數(shù)器的置數(shù)端，進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，依次循環(huán)，若支干 道沒有車輛通行時(shí)直接將計(jì)數(shù)器輸出清零即可，有車時(shí)清零信號(hào)無效。 3 各主要電路及部件工作原理 3.1 555 構(gòu)成多諧振蕩器 VCC OUT U6 555_TIMER_RATED GND DIS RST THR CON TRI VCC 6V R1 47k R2 47k VCC 18 C2 10nF C1 10u

8、F 0 19 20 圖 3-1 NE555 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路圖 3.2 74HC190 簡(jiǎn)要說明 圖 3-2 74HC190 各引腳 圖 3-3 74HC190 功能 3.3 74HC90 簡(jiǎn)要說明 圖 3-4 74HC90 各引腳 圖 3-5 74HC90 功能 4 原理總圖 VCC OUT U6 555_TIMER_RATED GND DIS RST THR CON TRI VCC 6V VCC 6V U8A 74HC04N_6V U9B 74HC04N_6V U10A 74HC08N_6V VCC 6V R1 47k R2 47k VCC 18 C2 10nF C1 10uF 0 19 2

9、0 U12A 74HC08N_6V U14B 74HC08N_6V rns 2.5 V gns 2.5 V YEW 2.5 V GEW 2.5 V U15A 74HC08N_6V U16A 74HC08N_6V U5 7490N QA 12 QB 9 QD 11 QC 8 INB 1 R91 6 R92 7 R01 2 INA 14 R02 3 U1 74HC190N_6V A 15 B 1 C 10 D 9 U/D 5 QA 3 QB 2 QC 6 QD 7 CTEN 4 LOAD 11 RCO 13 MAX/MIN 12 CLK 14 U2 74HC190N_6V A 15 B 1 C 1

10、0 D 9 U/D 5 QA 3 QB 2 QC 6 QD 7 CTEN 4 LOAD 11 RCO 13 MAX/MIN 12 CLK 14 U3 DCD_HEX U4 DCD_HEX yns 2.5 V REW 2.5 V 0 1315 16 17 4 21 23 25 26 VCC 0 24 0 VCC 0 U7A 74HC32N_6V U11B 74HC32N_6V U13C 74HC32N_6V 8 10 11 27 9 6 VCC 6V 0 5 22 VCC 1 12 U17A 74HC02N_6V 3 7 31 2 14 圖 4-1 紅綠燈控制器工作原理圖 5 元器件清單 表 5

11、-1 元器件清單 元器件個(gè)數(shù)元器件個(gè)數(shù) 74HC1902 片CD45112 片 74H901 片電阻 25014 個(gè) 74HC082 片電阻 1406 個(gè) 74HC021 片電阻 47K2 個(gè) 74HC321 片電容 10uF1 個(gè) 555 定時(shí)器1 片電容 1031 個(gè) 數(shù)碼管2 個(gè)發(fā)光二極管紅黃綠各 2 個(gè) 6 調(diào)試過程及測(cè)試數(shù)據(jù)（或者仿真結(jié)果） 為使電路便于調(diào)試我們采用分塊調(diào)試的方法。 6.1 通電前檢查 電路安裝完畢后，經(jīng)檢查電路各部分接線正確，電源、元器件之間無短路， 器件無接錯(cuò)現(xiàn)象。 6.2 通電檢查 6.2.1 計(jì)數(shù)顯示單元調(diào)試 電路經(jīng) 74HC190 接 CD4511 輸入，C

12、D4511 再接 250 歐電阻，電阻接數(shù)碼管，用 函數(shù)發(fā)生器接計(jì)數(shù)器 CLK 端，觀察數(shù)碼管顯示是否正常。 6.2.2 發(fā)光二極管調(diào)試 發(fā)光二極管正負(fù)極接 3.6 伏特直流電源，觀察發(fā)光二極管是否正常發(fā)光。 6.2.3 NE555 單元電路的調(diào)試 斷開其他元件，給 NE555 單元電路通 5V 直流電，用示波器觀察 NE555 單元 電路的波形，分析波形是否正常。 6.2.4 74HC32 或門的調(diào)試 輸入端接到邏輯開關(guān)上，輸出經(jīng) 250 歐電阻接到數(shù)碼管，其負(fù)極接地，觀察輸 入，輸出的邏輯關(guān)系是否正確。 6.2.5 74HC04 非門的調(diào)試 輸入端接到邏輯開關(guān)上，輸出經(jīng) 250 歐電阻接到

13、數(shù)碼管，其負(fù)極接地，觀察輸 入，輸出的邏輯關(guān)系是否正確。 6.2.6 74HC08 與門的調(diào)試 輸入端接到邏輯開關(guān)上，輸出經(jīng) 250 歐電阻接到數(shù)碼管，其負(fù)極接地，觀察輸 入，輸出的邏輯關(guān)系是否正確。 6.2.7 控制器 7490 的調(diào)試 電路經(jīng) 7490 接 CD4511 輸入，CD4511 再接 250 歐電阻，電阻接數(shù)碼管，用函數(shù) 發(fā)生器接計(jì)數(shù)器 CLK 端，觀察數(shù)碼管顯示是否正常。 6.3 結(jié)果分析 表 6-1 結(jié)果分析 狀態(tài)控制器 Q2 狀態(tài)控制器 Q1 主干道支干道十位置數(shù)個(gè)位置數(shù) 00GEWrns4-01005-0101 01YEWrns0-00005-0101 10REWgns

14、2-00105-0101 11REWyns0-00005-0101 主干道： 21 GEW Q Q 21 YEW Q Q 2 REW Q 支干道： 21 gns Q Q 21 yns Q Q 2 rns Q 十位置數(shù)： 30 0 QQ 221 QQ Q 121 QQ Q 個(gè)位置數(shù)： 31 0 QQ 20 1 QQ 交通燈控制系統(tǒng)通電后，支干道有車時(shí)，主干道綠燈亮，支干道紅燈亮， 數(shù)碼管從 45 秒減到 0 后，主干道綠燈亮，支干道黃燈亮，數(shù)碼管從 05 秒減到 0 后，主干道紅燈亮，支干道綠燈亮，數(shù)碼管從 25 秒減到 0 后，主干道黃燈亮， 支干道綠燈亮，數(shù)碼管從 05 秒減到 0 后，依次

15、循環(huán)；支干道無車時(shí)，主干道綠 燈亮，支干道紅燈亮，數(shù)碼管從 45 秒減到 0 后，主干道綠燈亮，支干道紅燈亮， 數(shù)碼管從 45 秒減到 0 后，依次循環(huán)。 7 小結(jié) 查找教材，資料，相應(yīng)軟件，為了這次課程設(shè)計(jì)，我們?cè)趫D書館查找了大 量的相關(guān)資料，終于被我找全了和本次課程設(shè)計(jì)相關(guān)的不懂問題。根據(jù)所分析 的系統(tǒng)的電路原理圖，結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在 Multisim 環(huán)境下進(jìn)行元器件之 間的連線和仿真，及時(shí)檢查元器件的放置、連線是否有錯(cuò)誤。 根據(jù)交通燈系統(tǒng) 的控制要求，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，排除所有實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤并實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能。 8 設(shè)計(jì)體會(huì)及今后的改進(jìn)意見 8.1 體會(huì) 以后設(shè)計(jì)東西時(shí)候可以從后往前推，由結(jié)

16、果分析條件，例如本例中紅綠燈有 4 個(gè)狀態(tài)，而 2 個(gè)輸出就可以控制了，由此想到利用一個(gè) 4 計(jì)數(shù)器來做狀態(tài)控制 器，減法計(jì)數(shù)器的借位信號(hào)做狀態(tài)控制器的輸入；只要可以實(shí)現(xiàn)結(jié)果的電路越 簡(jiǎn)單越好，性能越是可靠。 8.2 本方案特點(diǎn)及存在的問題 本方案大多采用小規(guī)模門電路，接線較為復(fù)雜，狀態(tài)控制器連接到計(jì)數(shù)器的置 數(shù)電路用小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)時(shí)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。 8.3 改進(jìn)意見 可以用紅外線傳感器來檢測(cè)支干道是否有車輛通過，通過對(duì)狀態(tài)控制器清 零來使主干道常允許通行；置數(shù)電路可以采用中規(guī)模集成電路（74HC153 雙四 一數(shù)據(jù)選擇器）來實(shí)現(xiàn)，也可以改變電路結(jié)構(gòu)。 8.4 心得與體會(huì) 首先選擇題目時(shí)候，在沒有了解的情況下選擇了交通燈控制器，開始焊接 實(shí)物的時(shí)候發(fā)現(xiàn)電路太復(fù)雜了，有點(diǎn)超乎我的想象，我覺得沒有自信焊接出來 啊!后來購買器材的時(shí)候發(fā)現(xiàn)很多器材沒有，我覺得這是個(gè)挑戰(zhàn)！后來網(wǎng)上購買 器材，再經(jīng)過幾天的焊接與探索，終于焊接好了，我不知道會(huì)不會(huì)成功，但