電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告交通燈電路設(shè)計(jì)

1、西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告全套電路圖，聯(lián)系153893706交通燈電路設(shè)計(jì)姓 名 專業(yè)年級(jí) 2004級(jí)機(jī)電（2）指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 2007年1月12日成 績(jī)_一 課題名稱 : 交通燈控制電路二 設(shè)計(jì)要求以及內(nèi)容摘要： 設(shè)計(jì)要求: 用紅、黃、綠三色發(fā)光管作為交通燈，傳感器或邏輯開(kāi)關(guān)作為檢測(cè)車輛是否到來(lái)的信號(hào) 由于主干道車輛多，而支干道車輛少，所以主干道常處于允許通行狀態(tài)，而支干道有車來(lái)才允許通行。主干道和支干道紅綠燈交替運(yùn)行。當(dāng)主干道和支干道均有通過(guò)時(shí)，兩者交替通過(guò)：主干道每次放行24s，支干道每次放行20s，設(shè)置24s和20s計(jì)時(shí)電路；在每次由紅燈轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈的

2、過(guò)程中，要亮4秒黃燈作為過(guò)渡，設(shè)置4s的計(jì)時(shí)電路。 設(shè)計(jì)內(nèi)容摘要： 計(jì)時(shí)及顯示電路； 交替狀態(tài)與主干道常綠狀態(tài)選擇電路； 時(shí)間脈沖觸發(fā)電路；三 畫(huà)出設(shè)計(jì)思路的系統(tǒng)框圖,比較和選擇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 綠燈變紅燈亮黃燈過(guò)渡主干道亮綠狀支干道紅綠狀主干道常綠狀態(tài)狀態(tài)選擇電路20s計(jì)時(shí)電路4s計(jì)時(shí)電路4s計(jì)時(shí)電路24s計(jì)時(shí)電路觸發(fā)電 路支干道亮綠燈主干道紅綠燈設(shè)計(jì)思路的系統(tǒng)框圖 ： 圖一、系統(tǒng)框圖支干道有車通過(guò)比較和選擇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 計(jì)時(shí)及顯示電路計(jì)時(shí)電路方案1順計(jì)時(shí)方案2倒計(jì)時(shí)74ls190、74ls191、74ls19274ls160、74ls161、74ls190、191、192、計(jì)時(shí)電路可選用兩

3、種方案：方案1順計(jì)時(shí)、方案2倒計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際需要采用倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間,能更好的提示車輛啟動(dòng)或停止,更符合人性化的要求 。 采用倒計(jì)時(shí)用置數(shù)法更簡(jiǎn)單,選用功能熟悉的74ls192。 圖二 交替狀態(tài)與主干道常綠狀態(tài)選擇電路:由設(shè)計(jì)要求，當(dāng)主干道和支干道均有通過(guò)時(shí)，兩者交替通過(guò)，而主干道常處于允許通行狀態(tài)，所以交替一個(gè)循環(huán)后，主干道處于允許通行狀態(tài)。整個(gè)控電路只有“交替狀態(tài)”與“主干道常綠狀態(tài)”兩個(gè)狀態(tài), “主干道常綠狀態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖惶鏍顟B(tài)”的條件是主干道和支干道均有通過(guò)時(shí),即:在主干道綠燈且支干道有車通過(guò)時(shí),進(jìn)入“交替狀態(tài)”?！爸鞲傻莱＞G狀態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖惶鏍顟B(tài)”的選擇電路可以有兩種思路：思路一、74l

4、s192由置數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闇p數(shù)狀態(tài)；思路二、通過(guò)控制觸發(fā)脈沖控制狀態(tài)轉(zhuǎn)變； 時(shí)間脈沖觸發(fā)電路選擇晶振電路或555定時(shí)電路設(shè)計(jì)多諧振蕩器，74ls160分頻。四 單元電路設(shè)計(jì),參數(shù)計(jì)算和器件選擇 計(jì)時(shí)及顯示電路 采用倒計(jì)時(shí)用置數(shù)法更簡(jiǎn)單,選用74ls192表1 74ls192的功能表輸入輸出說(shuō)明crloadupdownabcdq1q2q3q41*異步清零00*abcdabcd異步置數(shù)011*加計(jì)數(shù)加法011*減計(jì)數(shù)減法計(jì)時(shí)電路24s計(jì)時(shí)電路初始狀態(tài)置數(shù)為“2”和“4”當(dāng)load由置數(shù)狀態(tài)變?yōu)橛?jì)數(shù)狀態(tài)(0 變1)時(shí),up端置1，doun輸入脈沖時(shí)開(kāi)始減數(shù)，當(dāng)減到“0”時(shí)，借位端ob端輸出為1。連接電

5、路見(jiàn)（圖三） 圖三 計(jì)時(shí)電路20s和4s計(jì)時(shí)電路可同理設(shè)計(jì)，將其分別串聯(lián) 即得到計(jì)時(shí)電路。顯示電路： 用紅、黃、綠三色發(fā)光管作為交通燈。主干道常處于允許通行狀態(tài)，亮綠燈；兩者交替通過(guò)時(shí)，主干道每次放行24s，支干道每次放行20s，設(shè)置24s和20s計(jì)時(shí)電路；在每次由紅燈轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈的過(guò)程中，要亮4秒黃燈作為過(guò)渡，設(shè)置4s的計(jì)時(shí)電路。 數(shù)碼管直接接在相對(duì)應(yīng)的74ls192的輸出端，顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。注意引腳對(duì)應(yīng)，避免顯示出錯(cuò)。圖四、顯示電路 交替狀態(tài)與主干道常綠狀態(tài)選擇電路:圖五、狀態(tài)選擇電路支干道車輛通過(guò)信號(hào)由邏輯開(kāi)關(guān)j4模擬，a端輸出狀態(tài)選擇信號(hào)，b端輸出主干道常綠信號(hào)，c端為交替循環(huán)結(jié)束信號(hào)，

6、d端輸入計(jì)時(shí)脈沖。只有b端輸出為高電平時(shí)，即主干道為綠燈時(shí)，j4觸發(fā)才有效，使t-ff輸出q反轉(zhuǎn)，a端輸出計(jì)時(shí)脈沖；q為高電平d端輸入計(jì)時(shí)脈沖有效。 時(shí)間脈沖觸發(fā)電路觸發(fā)電路的建立，直接在multisim8.0軟件的“tools”中選擇555建立調(diào)用模塊，設(shè)定參數(shù)為100hz；然后用74ls160分頻兩次就得到1hz的脈沖。圖六 時(shí)間脈沖觸發(fā)電路五 電路圖及工作原理工作原理： 利用74ls192的減法計(jì)數(shù)功能計(jì)數(shù)。采用置數(shù)法由兩片74ls192級(jí)聯(lián)組成24和20的計(jì)數(shù)器，當(dāng)load由置數(shù)狀態(tài)變?yōu)橛?jì)數(shù)狀態(tài)(0 變1)時(shí),up端置1，doun輸入脈沖時(shí)開(kāi)始減數(shù)，當(dāng)減到“0”時(shí)，借位端ob端輸出為1

7、，進(jìn)而觸發(fā)高一位進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。用t觸發(fā)器選擇74ls192置數(shù)與計(jì)數(shù)狀態(tài)。由jk觸發(fā)器74ls107該成t下降沿有效；由t觸發(fā)器t-ff該成t上升沿有效。 圖 七 交替狀態(tài)與主干道常綠狀態(tài)選擇原理詳見(jiàn)：四 （2）介紹。 整個(gè)電路運(yùn)行過(guò)程：將各部分電路接好，先按開(kāi)關(guān)j5鍵復(fù)位，再按開(kāi)關(guān)j1啟動(dòng)，主干道綠燈常亮，此時(shí)按下開(kāi)關(guān)j4模擬支干道有車通過(guò)，觸發(fā)u29的q、q反轉(zhuǎn)，進(jìn)入交替狀態(tài)，此刻再按開(kāi)關(guān)j4模擬支干道有車通過(guò)無(wú)效，不能觸發(fā)u29的q、q反轉(zhuǎn)。計(jì)數(shù)電路進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)，主干道和支干道交替放行。當(dāng)交替一個(gè)循環(huán)或周期結(jié)束，反饋信號(hào)觸發(fā)選擇電路中的u29動(dòng)作q為0，計(jì)數(shù)脈沖無(wú)效，停止計(jì)數(shù)，進(jìn)入主干道

8、常綠狀態(tài)。系統(tǒng)工作電路圖完整的系統(tǒng)工作電路圖見(jiàn)附：圖八六 組裝調(diào)試:<1> 使用的主要儀器和儀表：示波器<2> 調(diào)試電路的方法和技巧：調(diào)試電路時(shí)應(yīng)當(dāng)把計(jì)時(shí)電路、狀態(tài)選擇電路、時(shí)間脈沖觸發(fā)電路三個(gè)電路分別測(cè)試，然后再組裝調(diào)試。這樣便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題檢修電路。<3> 測(cè)試分析，故障原因及排除方法具體調(diào)試步驟如下：計(jì)時(shí)電路調(diào)試如圖（圖九），按一下邏輯開(kāi)關(guān)計(jì)時(shí)電路在數(shù)碼管上顯示時(shí)間符合要求則電路無(wú)問(wèn)題；否則，用示波器逐次檢測(cè)74ls192的置位端高低電平的變化和jk、t觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)是否有效。選擇電路調(diào)試如圖 圖十圖十 選擇電路調(diào)試 時(shí)間脈沖觸發(fā)電路調(diào)節(jié)電阻，示波器檢測(cè)

9、輸出脈沖周期是否為1s。七 設(shè)計(jì)電路總結(jié)：本電路設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是，用減法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間提示更直觀人性化；觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)功能的選擇和狀態(tài)轉(zhuǎn)換穩(wěn)定性高。方案的缺點(diǎn)和不足是,各狀態(tài)相互影響若有一個(gè)器件損壞整個(gè)系統(tǒng)將癱瘓，問(wèn)題檢測(cè)排除較困難。本電路的致命缺陷是555計(jì)時(shí)觸發(fā)電路無(wú)法其它電路兼容。課題設(shè)計(jì)的核心是計(jì)時(shí)電路的狀態(tài)循環(huán)和狀態(tài)選擇。 此系統(tǒng)須改進(jìn)的地方是顯示系統(tǒng)時(shí)間顯示應(yīng)在同一個(gè)數(shù)碼管上顯示，這樣才更符合實(shí)際要求，時(shí)間脈沖精度不高。此系統(tǒng)可應(yīng)用于定時(shí)循環(huán)系統(tǒng)。（如洗衣機(jī)定時(shí)系統(tǒng)）八 列出系統(tǒng)需要的元器件清單 表2 元器件清單元件名稱代碼個(gè)數(shù)功能備注減法計(jì)數(shù)器74ls1926減法計(jì)數(shù)

10、jk觸發(fā)器74ls107d2下降沿有效t觸發(fā)器t-ff2上升沿有效或門(mén)or2、or36或非門(mén)74ls02d2非門(mén)74ls04d5與門(mén)and24led燈6紅、黃、綠數(shù)碼顯示管6四引腳邏輯開(kāi)關(guān)3電源3提供電源計(jì)數(shù)器74ls160n2分頻555定時(shí)器555_virtual1電阻3電容2九 列出參考文獻(xiàn)： 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 清華大學(xué) 第四版 閻石主編十 收獲和體會(huì)： 通過(guò)本次交通燈電路的設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)了multisim8.0、web軟件的使用，掌握了電工電子電路的設(shè)計(jì)方法和步驟。 multisim8.0軟件的學(xué)習(xí)花費(fèi)了大量時(shí)間，書(shū)本上學(xué)習(xí)的各種的邏輯器件在軟件上起來(lái)比較麻煩，特別是觸發(fā)器和片子的各引腳功

11、能于書(shū)本上的并不完全一致，既要以書(shū)本為基礎(chǔ)，又要學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)各種片子的引腳功能。通過(guò)摸索和交流，我發(fā)現(xiàn)了許多學(xué)習(xí)各種器件功能的捷徑；比如：打開(kāi)器件庫(kù)選中器件，點(diǎn)擊“model”會(huì)出現(xiàn)器件的說(shuō)明。 熟悉軟件后，就沖動(dòng)的想直接設(shè)計(jì)電路，由于思路不夠清晰，再加上軟件中器件功能不熟悉，以下午什么也沒(méi)弄出來(lái)。清晰的設(shè)計(jì)思路和電路圖是軟件模擬的前提，在使用軟件之前一定要把電路圖設(shè)計(jì)出來(lái)，至少應(yīng)有清晰的思路。有道是“胸中有丘壑下筆如有神” 嘛！ 電路設(shè)計(jì)一定要有步驟有計(jì)劃的進(jìn)行。首先要確定設(shè)計(jì)思路畫(huà)出設(shè)計(jì)流程圖，確定使用什么元件；然后列出邏輯關(guān)系并化簡(jiǎn)邏輯關(guān)系，也可列卡諾圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖，進(jìn)一步確定使用的元器件；最后確定電路圖檢查反饋修改完善。設(shè)計(jì)思路和電路圖確定以后，在軟件上聯(lián)電路圖。這是雖然輕松多了，但是連接電路圖確實(shí)是細(xì)活，有一根線出錯(cuò)，你就無(wú)法實(shí)現(xiàn)你的電路，而且找起問(wèn)提來(lái)的麻煩，必須一根一根的檢查，因此必須要細(xì)心