數(shù)電課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、西北工業(yè)大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 西北工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題 目: 交通控制器學(xué) 院: 電子信息學(xué)院 班 級(jí): 08031001 08031002學(xué)生（學(xué)號(hào)）: *（201030*） 同 組 人 員 : *（2010301*） 日期: 2013 年 1 月 13 日摘要設(shè)計(jì)一個(gè)鐵路和公路交叉路口的交通控制器。當(dāng)有火車通過交叉路口時(shí)，欄桿放下，禁止車輛和行人通行，當(dāng)火車通過交叉路口后，欄桿抬起，路口放行。電路主要由四部分組成，分別是時(shí)序邏輯電路、倒數(shù)計(jì)時(shí)電路、555時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路以及單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路。關(guān)鍵詞：數(shù)字電路 紅綠燈 時(shí)序邏輯 交通控制目 錄一、課程設(shè)計(jì)目的4二、設(shè)計(jì)任務(wù)與

2、要求4三、方案設(shè)計(jì)與論證5四、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算9五、電路的安裝與調(diào)試13六、遇到問題的解決方法14七、結(jié)論與心得15八、參考文獻(xiàn)17數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 交通控制器一、 課程設(shè)計(jì)的目的1、 培養(yǎng)學(xué)生電路設(shè)計(jì)的能力，綜合應(yīng)用常規(guī)電路器件實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)；2、 培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，從理論上升到實(shí)驗(yàn)，理論與實(shí)驗(yàn)相互結(jié)合，相互促進(jìn)；3、 培養(yǎng)學(xué)生寫科技論文的能力。二、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)一個(gè)鐵路和公路交叉路口的交通控制器。該交叉路口的平面位置示意圖如下圖所示。a、b是兩個(gè)欄桿，p1、p2處設(shè)置兩個(gè)壓敏傳感器，用于檢測(cè)是否有火車通過路口。（p1、p2點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，一列火車不會(huì)

3、同時(shí)壓在兩個(gè)壓敏元件上）。當(dāng)有火車通過交叉路口時(shí)，欄桿放下，禁止車輛和行人通行，當(dāng)火車通過交叉路口后，欄桿抬起，路口放行。設(shè)計(jì)要求：（1）當(dāng)火車由東向西或由西向東通過p1p2段，且當(dāng)火車的任何部分位于p1p2之間時(shí)，欄桿a、b應(yīng)同時(shí)放下，否則a、b同時(shí)抬起。（2）路口設(shè)置紅、綠兩色交通燈指示燈。在欄桿a、b放下時(shí)，路口的紅色交通燈亮，綠色交通燈滅；當(dāng)欄桿a、b抬起時(shí)，路口的綠色交通燈亮，紅色交通燈滅。（3）在欄桿a、b剛抬起或剛放下時(shí)，鳴響警鈴，要求鈴聲持續(xù)15秒;同時(shí)用數(shù)碼顯示器顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。三、 電路工作原理分析設(shè)計(jì)要求可得如下原理圖：（1）、輸入信號(hào)x1、x2由壓敏元件發(fā)出：當(dāng)火車壓到

4、壓敏元件時(shí)，x1（或x2）=1，否則x1（或x2）= 0。（2）、輸出信號(hào)z控制欄桿a、b及交通等的動(dòng)作：z =1時(shí)，a、b放下，紅燈亮，綠燈滅，同時(shí)警鈴響并在數(shù)碼管上顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間；z =0時(shí)，a、b抬起，紅燈滅，綠燈亮，同時(shí)警鈴響并在數(shù)碼管上顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。（3）、cp脈沖信號(hào)：控制z信號(hào)電路的時(shí)鐘信號(hào)和控制數(shù)碼管的秒脈沖信號(hào)都由555定時(shí)器產(chǎn)生（vcc=5v,f=1hz）。 綜上所述：本設(shè)計(jì)需要4個(gè)單元電路；即z信號(hào)產(chǎn)生電路，15s倒計(jì)時(shí)顯示電路，警鈴電路，1hz cp脈沖產(chǎn)生電路。其系統(tǒng)方框圖如下所示：555產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)控制電 路15秒控制 電 路時(shí)間顯示 電 路 電路各

5、部分的設(shè)計(jì)1、 脈沖信號(hào)發(fā)生器 由555構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生1hz和1khz的脈沖。改變電容c1的值或者電阻r1r2的值即可實(shí)現(xiàn)。計(jì)算公式: 頻率 f=1/ln2(r1+2r2)c2、 時(shí)序控制電路由多個(gè)74ls08、74ls32、74ls86、74ls04和雙d觸發(fā)器74ls74設(shè)計(jì)時(shí)序控制電路如下:3、 15秒倒計(jì)時(shí)顯示電路 由兩個(gè)74192及兩個(gè)七段顯示器構(gòu)成， cp接由555產(chǎn)生的1hz脈沖 。第一個(gè)192a接高，bcd接地，達(dá)到0001的預(yù)置。第二個(gè)192ac接高，bd接低，達(dá)到0101的預(yù)置。由此8421碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制碼即實(shí)現(xiàn)15的預(yù)置。down端接555輸出的脈沖，從而實(shí)

6、現(xiàn)倒計(jì)時(shí)。4、 15秒蜂鳴器報(bào)警電路 由2個(gè)74ls123構(gòu)成，輸入端由z信號(hào)控制，當(dāng)開關(guān)x1或x2有一個(gè)產(chǎn)生高電平時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生一個(gè)15秒的高電平，蜂鳴器響15秒，同時(shí)觸發(fā)計(jì)時(shí)器192倒計(jì)數(shù)15秒，脈沖停止，倒計(jì)時(shí)停止，同時(shí)蜂鳴器也停止報(bào)警。脈沖寬度計(jì)算公式： t =ln3rc完整電路圖四、 芯片簡(jiǎn)介1. 雙d觸發(fā)器74ls74 74ls74功能表2、十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74ls19274ls192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器,它具有雙時(shí)鐘輸入,并具有清除和置數(shù)等功能, 74192管腳圖：74192功能表3、555定時(shí)器它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和壓控振蕩器等多種應(yīng)用電路。

7、555管腳圖555功能表4、led顯示器led顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過不同的組合，可以用來顯示0-9、a-f以及小數(shù)點(diǎn)等字符。有共陰和共陽兩種。 5、74ls123功能表五、 相關(guān)波形 1.用555作多諧振蕩電路產(chǎn)生的脈沖波形圖1khz脈沖波1hz脈沖波2.時(shí)序控制電路3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生的脈沖波形六、 在調(diào)試及組裝電路過程中出現(xiàn)的問題及解決方法電路的安裝與調(diào)試首先,利用數(shù)字萬用表測(cè)試面包板的聯(lián)通部分，做好標(biāo)記，然后根據(jù)整體電路圖在面包板上放置各個(gè)電路單元，在此過程中進(jìn)行每個(gè)芯片位置的確定，即聯(lián)系緊密的芯片盡可能放在一起，飛線時(shí)盡可能走直線，根據(jù)電路圖在面包板上安裝電路時(shí)還需注意，插入元

8、器件時(shí)應(yīng)垂直插入對(duì)應(yīng)插孔，然后均勻用力按入插孔，以免折彎引腳。在拔出芯片時(shí)，要用鑷子從側(cè)面小心的拔起，以免使引腳受力不均而折斷。在連接導(dǎo)線時(shí)，要正確合理的布線，布線時(shí)要注意在導(dǎo)線周圍走線，不要從芯片上方跨過，這樣便于芯片工作時(shí)進(jìn)行檢查和調(diào)換器件。為使布線簡(jiǎn)潔明了，便于檢查，電路中不同功能的導(dǎo)線盡可能采用不同顏色的線，布線時(shí)先布電源線和接地線，然后進(jìn)行每一單元電路的布線，最后進(jìn)行各單元電路的連接。走線時(shí)要盡可能少遮蓋其他插孔，以免影響其它導(dǎo)線的插入。仔細(xì)接好全部電路時(shí)，為了確定每條導(dǎo)線接入正常，沒有出現(xiàn)虛連，漏連，錯(cuò)連等現(xiàn)象，要用數(shù)字萬用表的蜂鳴檔對(duì)照電路原理圖進(jìn)行檢測(cè)。其內(nèi)容包括電源線和地線的

9、連接測(cè)試；芯片的供能端與接地端的連接測(cè)試；各芯片之間連線的測(cè)試。然后利用萬用表電阻檔檢查電路中是否有短路或斷路現(xiàn)象。確定電路連接正確后，接入5v電源，檢查芯片是否有發(fā)熱現(xiàn)象，是否有異味。出現(xiàn)上述現(xiàn)象后則需要在電路輸入加一個(gè)信號(hào)，然后按信號(hào)流程用萬用表測(cè)每一個(gè)輸出的電平并與正確的電平高低進(jìn)行比較，直到找出故障位置為止。對(duì)于cp脈沖產(chǎn)生電路則需要用示波器來觀察波形，通過調(diào)節(jié)可變電阻來調(diào)出1hz脈沖。按照電路圖將電路接好以后，并不能得到理論的結(jié)果，主要出現(xiàn)以下問題：1、 與主控對(duì)應(yīng)的脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生的脈沖頻率偏高經(jīng)常導(dǎo)致mutisim軟件無法響應(yīng)。減小電容或電阻，降低頻率可以改進(jìn)。2、 由于電阻的誤差

10、及公式的近似計(jì)算可能導(dǎo)致15秒的脈沖寬度不準(zhǔn)，以至顯示器到零后繼續(xù)計(jì)時(shí)，顯示99。在數(shù)碼管的接線端接上一個(gè)六口或門，當(dāng)數(shù)碼管輸入全零時(shí)，則其輸出控制192的up端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保持。3、 紅綠燈不亮或是亮燈規(guī)律不正確；4、 蜂鳴器一直響，不會(huì)停止。調(diào)試方法1、 靜態(tài)調(diào)試檢查電路是否連錯(cuò)，連線比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，在電路檢查中，發(fā)現(xiàn)幾處錯(cuò)誤，得以糾正。2、 動(dòng)態(tài)調(diào)試我們采用各個(gè)部分先調(diào)試，每個(gè)部分正確以后再調(diào)試整體的方法，這樣容易檢測(cè)出錯(cuò)誤。（1）在面包板上，我們發(fā)現(xiàn)盡量不要串線共用電源和接地端，如果共用，相互影響很大，紅綠燈會(huì)出現(xiàn)不亮的情況，電源和地各個(gè)部分單獨(dú)引線使用；（2）用萬用表檢測(cè)共用

11、線路是否導(dǎo)通，發(fā)現(xiàn)有些導(dǎo)線接觸不好，更換好的導(dǎo)線；（3）利用試驗(yàn)臺(tái)上的小燈，用導(dǎo)線檢測(cè)各個(gè)門電路的輸出高低電平是否與理論相符，從而判斷元器件是否損壞，更換新的器件；（4）試驗(yàn)中按照理論很難得到標(biāo)準(zhǔn)的1000hz、1hz脈沖，改變所用電阻、電容的大小可以得到，74ls123單穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生15秒延遲功能的時(shí)候，理論值根本達(dá)不到，而且不穩(wěn)定，最終本組采用62 k的電阻、220uf的電容，基本上達(dá)到要求，但實(shí)際上還低于15秒；（5）各個(gè)部分輸出正確以后，將各部分連接起來，結(jié)果還是不正確，蜂鳴器只響不停，經(jīng)檢測(cè)，z信號(hào)對(duì)其有影響，在經(jīng)過兩級(jí)非門以后，再把z信號(hào)作為74ls123的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可以得到比較理想的

12、結(jié)果；（6）將問題逐一排出解決后，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。七、 設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過緊張的三天的課程設(shè)計(jì)，我們收獲頗豐，真真切切地感受到了實(shí)踐和理論存在著距離。即使我們熟練地掌握了理論知識(shí)，但是在具體應(yīng)用實(shí)踐的時(shí)候，還會(huì)遇到各式各樣的問題。比如說在電路的設(shè)計(jì)過程中，我們可以有很多方案來選擇，具體選擇哪一種就要看哪一種方案比較簡(jiǎn)單，我們對(duì)這種方法是否了解。選擇好方案，畫完圖之后，還要用示波器對(duì)不同的接線端進(jìn)行測(cè)試，如果有不預(yù)期因素存在的話就需要在電路的某些方面更改原有方案。設(shè)計(jì)過程緊張而有序，通過與隊(duì)友的緊密合作，從仔細(xì)分析題目要求到初步模型建立在到著手連接線路，我們不斷解決隨時(shí)遇到的問題，或通過上網(wǎng)查閱資料

13、或通過請(qǐng)教老師或通過與同學(xué)交流?？傊?，我們最后成功地完成了實(shí)驗(yàn)的要求。通過這次實(shí)習(xí)我發(fā)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)的合作的重要性，這次實(shí)習(xí)是我們是兩人一組，遇到問題大家一起討論。不僅問題解決了，而且也增強(qiáng)了這種團(tuán)結(jié)意識(shí)，這對(duì)以后的工作和學(xué)習(xí)都很有幫助。這次實(shí)習(xí)我們的收獲很多，也長了很多的知識(shí)，總之，這次實(shí)習(xí)是很非常成功的。感觸最深的便是實(shí)踐聯(lián)系理論的重要性，當(dāng)遇到實(shí)際問題時(shí)，只要認(rèn)真思考，對(duì)就是思考，用所學(xué)的知識(shí)，再一步步探索，是完全可以解決遇到的一般問題的。從設(shè)計(jì)電路圖，選擇元器件，使用multisim仿真電路，在面包板上組合實(shí)踐實(shí)際電路，每一個(gè)過程都和隊(duì)友共同探討，其過程中出現(xiàn)了不少的問題，我們沒有氣餒，沒有退

14、縮，我們積極向同學(xué)請(qǐng)教，并且一遍又一遍的重復(fù)實(shí)踐，直到我們期望的結(jié)果實(shí)現(xiàn)。事實(shí)也證明我們的努力沒有白費(fèi)，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)習(xí)態(tài)度給我們帶來了成功的喜悅！本次實(shí)習(xí)的目的主要是使我們對(duì)電子元件有一定的感性和理性認(rèn)識(shí)；對(duì)電子信息技術(shù)等方面的專業(yè)知識(shí)做進(jìn)一步的理解；培養(yǎng)和鍛煉我們的實(shí)際動(dòng)手能力，使我們的理論知識(shí)與實(shí)踐充分地結(jié)合，作到不僅具有專業(yè)知識(shí)，而且還具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，能分析問題和解決問題的高素質(zhì)人才，為以后的順利就業(yè)作好準(zhǔn)備。此外，課程設(shè)計(jì)大大激發(fā)了同學(xué)們學(xué)習(xí)的熱情。我學(xué)課本上的只是大多都是被動(dòng)去學(xué)的，而做課程設(shè)計(jì)自己就變得很主動(dòng)了，不懂得的問題就一定去弄明白，這也讓我們感覺到我們平時(shí)學(xué)的知識(shí)是

15、有用的。這一次的課程設(shè)計(jì)正如老師所講，沒有多少東西要我們?nèi)ハ?，更多的是要我們?nèi)プ觯枚鄸|西看起來十分簡(jiǎn)單，一看電路圖都懂，但沒有親自去做它，你就不會(huì)懂理論與實(shí)踐是有很大區(qū)別的，看一個(gè)東西簡(jiǎn)單，但它在實(shí)際操作中就是有許多要注意的地方，有些東西也與你的想象不一樣，我們這次的實(shí)驗(yàn)就是要我們跨過這道實(shí)際和理論之間的鴻溝。不過，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們也發(fā)現(xiàn)有些事看似實(shí)易，在以前我是不敢想象自己可以獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用性很強(qiáng)的電路，不過，這次實(shí)驗(yàn)給了我這樣的機(jī)會(huì)，現(xiàn)在我可以獨(dú)立的做出。遺憾的是，我們組有一個(gè)單元電路有問題，到最后也未能解決，昨晚課程設(shè)計(jì)后，這些問題仍然是大家談?wù)摰脑掝}。所以我認(rèn)為，課程設(shè)計(jì)是我們認(rèn)識(shí)

16、工程設(shè)計(jì)的“敲門磚”，我想通過這次課程設(shè)計(jì)，我們會(huì)更加努力學(xué)習(xí)專業(yè)課知識(shí)，重視實(shí)際制作。在此，我想感謝課程設(shè)計(jì)的老師和我的舍友們，是他們?cè)谡n程設(shè)計(jì)過程中幫助我發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)是我學(xué)習(xí)中的榜樣；舍友不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。這次課程設(shè)計(jì)的每一步都離不開老師的細(xì)心指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助。謝謝大家對(duì)我的幫助和支持，讓我感受到集體的溫暖。八、 元器件清單元件名稱型號(hào)數(shù)量計(jì)數(shù)器74ls1922個(gè)雙d觸發(fā)器74ls741個(gè)蜂鳴器buzzer1個(gè)單輸入非門74ls04n1片兩輸入或門74ls32n2片兩輸入與門74ls08j2片555計(jì)數(shù)器lm555cn2個(gè)電容10uf3個(gè)電容220uf2個(gè)電容10nf1個(gè)電阻62k2個(gè)電 阻43 k，51 k各2個(gè)集成單穩(wěn)觸發(fā)器74ls1232個(gè)七段譯碼顯示器dcd_hex2個(gè)九、 參考文