交通燈 東北電力大學課程設計

1、課 程 設 計 報 告學生姓名:學 號：學 院:電氣工程學院班 級:電自題 目:交通燈設計指導教師： 職稱: 2011年7月12日目錄一、設計要求- 2二、設計原理及框圖- 2 三、器件說明- 2 四、設計過程- 7 五、仿真調試過程- 13 六、實物調試過程- 13 七、體會與收獲- 15 參考文獻 - 15一、 設計要求1、基本要求：（1）在十字路口的兩個方向上各設一組紅燈、綠燈、黃燈，顯示順序為：其中一個方向是綠燈、黃燈、紅燈，另一個方向是紅燈、黃燈、綠燈；（2）設置一組數碼管，以倒計時的方式顯示允許通行或禁止通行的時間，其中綠燈、黃燈、紅燈的持續(xù)時間分別為20s、5s、25s；（3）當

2、各條路中任意一條上出現特殊情況，例如有消防車、救護車或其他需要優(yōu)先放行的車輛時，各方向上均是紅燈亮，倒計時停止，且顯示數字在閃爍。當特殊運行狀態(tài)結束后，控制器恢復原來狀態(tài)，繼續(xù)正常運行。2、提高要求：自由拓展。二、設計原理及框圖1、設計原理：我們利用所學數字電子知識，用硬件實現交通燈的倒計時及信號燈的轉換等功能。由秒脈沖發(fā)生器產生秒脈沖，兩塊74LS192芯片級聯(lián)成26進制倒計時器，計時器輸出的數據通過兩塊74LS47譯碼器和兩塊七段數碼管顯示出來。由倒計時器與邏輯門構成定時器，在每隔20秒或5秒輸出一個脈沖，觸發(fā)狀態(tài)控制器工作。狀態(tài)控制器控制著信號燈的轉換。2、原理框圖：信號燈顯示時間顯示器

3、譯碼器狀態(tài)控制器定時器（倒計時器）秒脈沖發(fā)生器圖1 原理框圖三、器件說明所用到的器件如下表所示：名稱數量名稱數量秒脈沖發(fā)生器2個74LS1922片74LS1381片74LS732片七段數碼管（共陰）2個AND214個74LS472片OR41個電阻（200）6個NOR31個OR23個LED6個NOR23個開關3個NAND24個NOT3個表1 器件清單主要器件的介紹：（1）74LS192是同步十進制可逆計數器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數等功能，其邏輯符號如下圖 圖2 74LS192邏輯符號圖中：LOAD為置數端，UP為加計數端，DOWN為減計數端，CO為非同步進位輸出端，BO為非同步借位輸

4、出端，A、B、C、D為計數器輸入端,CLR為清除端，QA、QB、QC、QD為數據輸出端。其功能表如下表所示：輸入輸出CLRLOADUPDOWNDCBAQDQCQBQA1×××××××000000 ××dcbadcba01×1××××加計數011×××××減計數 表2 74LS192功能表（2）74LS138芯片是常用的3-8線譯碼器，常用在單片機和數字電路的譯碼電路中， 其邏輯符號和功能表分別如下

5、圖（見圖3）所示： 圖3 74LS138邏輯符號表3 74LS138功能表（3）74LS47是BCD-7段數碼管譯碼器/驅動器， 74LS47的功能用于將BCD碼轉化成數碼塊中的數字,通過它解碼， 可以直接把數字轉換為數碼管的顯示數字，其邏輯符號和功能表如下圖所示 圖4 74LS47邏輯符號輸入輸出/DCBAOAOBOCODOEOFOG111000000000011×1000110011111×1001000100101×1001100001101×1010010011001×1010101001001×1011011000001&#

6、215;1011100011111×1100000000001×1100100011001×1101011100101×1101111001101×1110010111001×1110101101001×1111011100001×111111111111表4 74LS47功能表(4) 74LS73是雙JK負邊沿觸發(fā)器。其功能是通過下降沿觸發(fā)實現對信號燈的控制。其引腳圖和功能表如下圖所示： 圖5 74LS73引腳圖 表5 74LS73功能表（5）AND2,NAND2，OR2，NOR2，OR4，NOR3和NOT分別是

7、二輸入與門，二輸入與非門，二輸入或門，二輸入或非門，四輸入或門,三輸入或非門和非門。其邏輯符號如下圖U1，U2,U3,U4,U5,U6和U7所示：圖6 邏輯符號四、設計過程4.1 總體方案狀態(tài)1（00）：甲車道的綠燈亮，乙車道的紅燈亮；狀態(tài)2（01）：甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮；狀態(tài)3（10）：甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮；狀態(tài)4（11）：甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮；交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉換是由控制器器進行控制的。設控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，這幾個狀態(tài)的時間間隔分別為20，5，20，5秒,控制器應送出甲乙車道紅、黃、綠燈的控制信號如下表

8、2所示。狀態(tài)AGAYARBGBYBR00100001010100011000110011001010 表6 控制器狀態(tài)編碼與信號燈關系表 注：甲車道亮紅黃綠燈時分別表示為AR,AY,AG；乙車道亮紅黃綠燈時分別表示為BR,BY,BG。4.2 各部分具體設計4.2.1 倒計時器倒計時器是由兩片4位十進制可逆異步計數器74LS192，2個OR2和一個OR4構成。其組成如下圖，倒計時器的初始狀態(tài)為00100101，當秒脈沖輸入一個脈沖，計數器減一。低位狀態(tài)為0000時，再來一個脈沖，低位的Qd端由0變1，高位的DOWN因得到一個上升沿而觸發(fā)，進行減一運算，低位變?yōu)?001。當狀態(tài)為00000000時

9、，高地位的置數端LOAD就會接低電平，從而進行異步置數。計數器狀態(tài)變?yōu)?0100101，重復以上操作。 圖7 倒計時器電路圖4.2.2 時間顯示器顯示器是由兩片七段顯示譯碼器74LS47和兩片半導體數碼管構成。此數碼管為帶小數點的共陰極型七段數碼管，其CA端接低電平。接線圖如下： 圖8 時間顯示器電路圖4.2.3 定時器、狀態(tài)控制器定時器由4個AND，2個NOR2，1個NOR3和1個OR2構成，狀態(tài)控制器由兩個JK觸發(fā)器級聯(lián)而成，觸發(fā)器下降沿觸發(fā)。當倒計時的狀態(tài)為00100101或00000101時，定時器輸出0，其余輸出狀態(tài)都是1。倒計時器的初始狀態(tài)為00100101，定時器輸出為0，到00

10、000101之前一直輸出1，當到00000101時，定時器輸出為0。狀態(tài)控制器得到下降沿而觸發(fā)。到00100101時再次觸發(fā)。同時狀態(tài)跟隨改變，實現了20秒轉換一次，5秒轉換一次。 圖9 定時器 狀態(tài)控制器電路圖4.2.4 信號燈顯示此部分由數據分配器74LS138,4個AND2，3個NAND2和3個NOT構成。開關A打開時，74LS138輸入端A,B接收觸發(fā)器輸出的信號，信號燈正常工作；開關A閉合時，74LS138輸入端都接高電平，紅燈持續(xù)亮。附加功能：黃燈工作時閃爍 圖10 信號燈顯示電路圖 4.2.5總電路圖 圖11 總電路圖五、仿真調試過程應用Multisim8.0仿真軟件，首先針對各

11、個部分單獨仿真，然后總體仿真，以便于及時發(fā)現問題，并進行調試。某個部分出現問題時，可用各種工具進行測試，找到具體的錯誤點加以改正，也可通過改變接線方式、更換電子元件來調試。（1）兩片74LS192級聯(lián)構成25秒倒計時器時，用低位片的借位輸出端BO 給高位片的DOWN端輸入脈沖，此時，時間顯示器顯示的時間循環(huán)為2510，通過分析，這是由于存在時間延遲而造成的。為了消除這一現象，我們用低位片的輸出端Qd供給高位片輸入脈沖，可實現250秒的循環(huán)。六、實物調試過程1、半導體收音機原理框圖與原理電路圖 圖12 半導體收音機原理框圖圖13 半導體收音機原理電路圖2、半導體收音機安裝工藝要求動手安裝、焊接前

12、按元件清單檢查元件是否齊全。用萬用表將各元件測量一下，做到心中有數，安裝時先安裝低矮和耐熱元件（如電阻），然后再裝大一點的元件（如中周、變壓器），最后裝怕熱的元件（如三極管）。1電阻的安裝將電阻的阻值選擇好后根據兩孔的距離彎曲電阻腳可采用臥式緊貼電路板安裝，也可采用立式安裝，高度要求統(tǒng)一。2電解電容、瓷片電容的安裝在安裝電解電容時要求電容的管腳長度要適中，要正確判斷管腳的正，負極，否則不能完成實現收音功能。并且電解電容要緊貼電路板立式安裝焊接，太高就會影響后蓋的安裝。瓷片電容和電解電容一樣，要求其管腳的長度要合適。在焊接瓷片電容時不必考慮它的正負極性。3三極管的安裝 S66E收音機中有兩種三極

13、管。VT5、VT6為9013屬于中功率三極管，VT1-VT4屬于高頻小功率三極管，在安裝時，VT1選用低值的三極管，VT2和VT3選用中值的三極管，VT4選用高值的三極管，否則裝出來的效果不好。同時，要求電容和三極管管腳的長度要適中，不要剪的太短，也不要留的太長，使它們不要超過中周的高度。三極管要看清極性,管腳：矩形面朝自己從左至右分別為EBC。4中頻變壓器（中周）的安裝中頻變壓器（簡稱中周）三只為一套，這三只中周在出廠前均已調在規(guī)定的頻率上，裝好后只需微調甚至不調，不要亂調。中周外殼除起屏蔽作用外，還起導線的作用，所以中周外殼必須接地。 5磁棒線圈的安裝磁棒線圈的四根引線頭可以直接用電烙鐵配

14、合松香焊錫絲來回摩擦幾次即可自動鍍上錫，四個線頭的接在對應的印制板的焊盤上，即a,b,c,d點焊接前要仔細辨別b、c引腳，切不可弄反。 6雙連撥盤的安裝由于調諧用的雙連撥盤安裝時離電路板很近，所以在它的圓周內的高出部分的元件引腳在焊接前先用剪刀剪去，以免安裝或調諧時有障礙，影響撥盤調諧的元件有T2和T4的引腳以及接地焊片，雙連的三個引出腳，電位器的開關腳和一個引腳。7耳機插座的安裝先將插座的靠尾部下面的一個焊片往下從根部彎曲90度插在電路板上，然后再用剪下來的一個引腳的一端插在靠尾部上端的孔內，另一端插在電路板對應的J孔內，焊接時的速度一定要快以免燙壞插座的塑料部分，影響電路的導通。 8變壓器

15、的安裝T5為輸入變壓器，線圈骨架上有突點標記的為初級，印制版上也有圓點作為標記。安裝時不要裝反（還可以配合萬用表測量進行分辨）。9發(fā)光二極管和喇叭的安裝發(fā)光二極管主要用來進行收音機開關的指示，當開關打開時發(fā)光二極管亮，反之則不亮。它的接法按照圖表所示彎曲成型，然后直接插到電路板上焊接即可，安裝時要注意二極管的正負極。把喇叭放好后，如果挪動，可用電烙鐵將其周圍的三個塑料樁靠近喇叭的邊緣燙下去把喇叭壓緊，以免其松動不穩(wěn)。七、體會和收獲通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說是困難重重，這畢竟是第一次做，難免會遇到各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件印象深刻，在老師和同學的幫助下，這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到的那些專業(yè)知識問題也終于迎刃而解。同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示由衷的感謝！此次課程