交通燈控制器電子線路課程設計報告

1、交通燈控制器電子線路課程設，''<r.計報告電子線路課程設計報告ccoabr計算機與信息工程學院姓名楊聰班級09級自動化2班學號2。0馳500設計題目交通燈控制器指導老師掛送日期22011年06月20日題目三.U!五.六.七.八.十.目錄要求設計摘要及整體方框圖單元單路設計原理及原理分析整體電路原理圖原件表PCB版制作焊接與調試體會101011一.題目交通燈控制器二.任務利用555定時器、74LS193.74LS48.74LS00.4042、紅黃綠三色二極管以及數(shù)碼管等元件設計一個交通燈控制器-本電路設計一個交通燈控制器，需要達到的目的如下:一個周期64秒，平均分配，前3

2、2秒紅燈亮，后32秒綠燈亮。在紅燈亮的期間的后8秒與紅燈在一起的黃燈閃爍（注意t紅燈同時亮）。為了顯示效果明顯，設計閃爍頻率為2,在綠燈亮的期間的后8秒與綠燈在一起的黃燈閃爍（注意：綠燈同時亮）。為了7bk'<ItrZ«產卡丹0«YgB%°。八邛、71I。、Wr。廠ofZ，卜、：q"一，丁"r-'顯示效果明顯，設計閃爍頻率為2.在黃燈閃爍其間，數(shù)碼管同時倒計時顯示，再在此期間以外，數(shù)碼管不亮。四.設計摘要及整體方框0一個脈沖信號發(fā)生器，一個二進制加法計數(shù)器,一個十進制減法計數(shù)器，紅燈與綠燈以及黃燈是否亮是由二進制加法計數(shù)器

3、的輸出端狀態(tài)來決定的，因此,設計一個組合邏輯電路，它的輸入信號就是二進制加法計數(shù)器的輸出信號,它 V.aCGRM9一二«eaa>p”.CrIwrir>.的輸出就是發(fā)光二極管的控制信號，因此，需要一個組合邏輯電路，六個發(fā)光.,<飛.：scop：p一*,»o”二極管（兩個紅色發(fā)光二極管,兩個綠色發(fā)光二極管，兩個黃色發(fā)光二極管）電路，一個數(shù)碼管顯示電路，其結構如下圖所示:-3 -五,單元單路設計及原理分析 440"8脈沖信號發(fā)生器由定時器555構成;二進制加法計數(shù)器由七位二進制加法計數(shù).«c*二'V*,%4,D"；.'

4、;'。；°。»,器構成；十進制減法計數(shù)能由74LS193可逆可預置十進制計數(shù)器構成;組合邏o.,.o口輯電路根據(jù)輸入輸出的邏輯關系確定為74LS00電路芯片；驅動器選用74LS48。Q1.555定時器MS2地555定時器是一塊常用的集成電路，電路符號如左圖所示，8為電源端Vcc,l為yOPOb<*<&DuC公共端GND。所加電源電壓范圍4.5VVcc18V,最大輸出電流達200mA,內部電r門卜p二°TF0-bf"F.bhrif。,、5'-°VbIe»、,-8c3S'l%.，burw路原理圖

5、如右4 a .J re所示,內部有三個相同的分壓電阻，每個電阻上的電壓都為F=： r 1o rB 1 .%丁， .» ：r ° 1r 尸5 a 嚴,>l/3Vcco兩個比較器C1和C2,C1的比較電壓為2/3VcctC2的比較其電壓為To，,''<。噌7v>'?.-f'.-l/3Vcc,檔比較器3端電壓大于比較器端電壓時，比較器輸出高電平（其狀態(tài)用1表示，當比較器“+”端電壓小于J"端電壓時，比較器輸出低電平（其狀態(tài)用0表示Gl,G2兩個與非門構成基本RS觸發(fā)靜審G3為輸出緩沖反向器，起整形和提高負載能力的作用。T

6、為泄放三極管,為外接電容提供充放電回路。利用555定時器設計電路時，主要是考慮如何讓2和6的點位發(fā)生變化（外界信號和利用電容器的充放電過程實現(xiàn)）而讓定時器的輸出狀態(tài)發(fā)生變化，而設計成各種具有不同功能的電路°"管為高電平，飽和導通，電容器,6尸 d 尸 F. bif g 。 A ED2/3Vcc時，電路狀態(tài)發(fā)生翻轉，內部泄放三，。.,5；彳.«1C.4OU_C通過R1放電，2.6腳點位開始下降，當降到到1/3VCC時，電路狀態(tài)再次發(fā)生翻轉，內部泄放三極管截止，電源再次對電容器充電，周而復始輸出連續(xù)矩形波信號,，由3腳輸出一般取CL為103電容.理論推導出，振蕩器的頻

7、率由電阻RI、R2和電容C決定.f=1.43/(2R1+R2)C脈沖波的占空比由電阻RI和R2決定，結果為Y=(R1+R2)/(2R1+R2)可見，當R2越小時，占空比接近50%。2.七位二進制計數(shù)器4024七位二進制計數(shù)器4024各腳功能如圖所示，14腳為電源端,所接電源電壓范E3V-15V,7腳接地GND。2腳為復位端(清零端)，高電平有效01腳為脈沖信號»一eA-w-o.A電T.-0_F-V-L-5-.“_-a-,_-a一一J.輸入端，下降沿有效(即計數(shù)器在脈沖下降沿時刻計數(shù))。Q1-Q7是七個數(shù)據(jù)輸°°<«f<>：>：&g

8、t;。也6rJd。出端，Q7為最高位，QI為最低位。當輸入脈沖信號后，計數(shù)器輸出端變化狀態(tài):R3,J門八。、”T-6*.0-°>%.co(oaa?'rJB.00000000-11111111.本電路中的組合邏輯電路的輸入信號為二進制計數(shù)器的輸出信號Q772,設講9.1,UJ9*，-J«、q«<.0,.-4.aa1,a".®*.Q2信號頻率為b而輸出應為六個表示路口交通信號燈的發(fā)光二極管的控制信Q號，分別用LR1,LG1,LY1和LR2,LG2,LY2表示，但注意到DR1和DG2狀態(tài)相同，DG1和DR2狀態(tài)相同，DY1和DY2

9、狀態(tài)相同，所以實際上只要三個輸出信號即可,分別用LI,L2.L3表示一組合邏輯電路的輸出信號LI,L2,L3與電路的輸出信號Q277的關系與下圖真9?'。、；又不。-y*。不"二Jjxp.«»-值表表示:編號Q7Q6Q5Q4Q3Q2L1L2L30-1500XXXX10016-23010XQXX10024-31011XXX10132-4710XXXX01048-55110XXX01056_63111XXX011從以上可知:L1=Q7,需要低電平有效時,；L1=Q7L2=Q7,需要低電平有效時，L2=Q7M>OL3=Q6Q5=Q6Q5考慮到黃燈需要閃爍，

10、可以讓L3信號和Q1信號（頻率為2Hz的脈沖波）加到一個二輸入與非門的兩個輸入端，輸出信號為L4,L4=L3*Q1-# -當L3為0時,L4=l當L3為1時？L4=Q1A可見，需要L4低電平有效，這樣，L3為。時，黃燈不亮，L3為1時，黃燈閃爍.有以上討論可知,：需要兩個二輸入與非門，三個分門，為節(jié)約起見，三個非門中的兩個非門用與非門實現(xiàn)，另一個非門用三極管實現(xiàn),這樣需要四個二輸入與非門，可用芯片74LS00,一舉三極管構成的非門。 I。 a > 。，。額定輸出高電平電壓3. 6V。3,74LS0074LS00外形為DIP14,74LS00是一塊四一二輸入數(shù)字集成芯片，內有四個完全一樣的

11、二輸入與非門，14腳接Vcc：(+5V),7腳接地GNIh他們中的四個二輸入的與非門如圖所示，其中A,B為與非門的兩個輸入端，Y為輸出端。額定拉電流為4mA,額定灌電流8mA,4.可預置二進制可逆計數(shù)霜74LS193。°巴*9»74LS193外形結構為DIP16,其中(8)腳接GND,(16)腳接+5Z*,飛不。”百二»«，c%".<DCU一加計數(shù)脈沖信號輸入端。°,.'jrrk。、<2>CD減計數(shù)脈沖信號輸入端。注意:用其中一個輸入端時，另一個輸入端接高電平.<3Q3-Q0計數(shù)器數(shù)據(jù)輸出端，Q3為最高

12、位，Q0為最低位。<4>P3-P0-計數(shù)器預置數(shù)輸入端，當計數(shù)器處于預置數(shù)狀態(tài)時，通過該輸入端預置數(shù)，此時Q3-Q0=P3-P0<5MR一復位信號輸入端，上升沿有效，即當MR從。跳到1時，計數(shù)器復位,此時Q3-Q0R000。當MR=O時，計數(shù)器處于技術狀態(tài).<6）PL一預置數(shù)功能控制端，低電平有效，當PL=O時，計數(shù)器處于預置數(shù)狀態(tài),當PL=1時,計數(shù)器處于計數(shù)狀態(tài).<7>TCD一加計數(shù)借位信號輸出端。<8>TCD減計數(shù)借位信號輸出端.根據(jù)設計要求，預置數(shù)為8,P3=l,接高電平（電源）,P2=P1=PO=O,接低電平（地GND）.黃燈不知即L3

13、R時，計數(shù)器需要處于預置數(shù)狀態(tài)，即FL=O,黃燈亮，腳L3=l時，計數(shù)器需要處于計數(shù)狀態(tài)，即PL=1.可見PL=L3*作為減法計數(shù)使用，CU接高電平，CD接脈沖信號Q2.因計數(shù)器處于計數(shù)狀態(tài)或預置數(shù)狀態(tài)，不能處于復位狀態(tài)，因此讓MRR.從前面討論可知，多諧振蕩器的震蕩頻率為4也，一次確定多諧振蕩器電路的電e”守”,二，、唯二"»*'JCT'bP.h-o*'，=、>a#阻和電容。5.四線Ts段譯碼器74LS4816腳接電源Vcc=5V,8腳接地GNIhDCBA為8421BCD碼數(shù)據(jù)輸入端，D為最高位，A為最低位。abcdefg（高電平有效，輸出電

14、流小于6mA）為7個輸出端,分別接氣短數(shù)碼管的7個輸入端abcdefg,所接數(shù)碼管必須是共陰數(shù)碼管。LT燈測試輸入端，低電平有效，即當此燈為低電平且BI/RBO為高電平（或開路）時'輸出全為高電平，數(shù)碼管內所有發(fā)光二極管全亮。BI/RB0消陞輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效）,EhKBOABCDLT只要此端為低電平，輸出全為低電平，數(shù)碼管內所有發(fā)光二極管全不亮.RBI脈沖消隱輸入端，低電平有效。檔次端為低電平且ABCD也同時為低電平時，輸出全為低電平，數(shù)碼管內所有發(fā)光二極管全不亮。從以上結果直到，要讓數(shù)碼管正常顯示07,3、4、5腳都要接高電平。要讓數(shù)碼管顯示iT而不顯示0

15、,這3接高電平，5接低電平，4懸空（或電源通過電"8''«».°°VO'»*wT*,.O/，*阻連4）.這事實上就是消0,例于最高位的數(shù)碼管就希望是這樣。組成數(shù)碼管的七段實際上就是七個發(fā)光二極管，當這七個發(fā)光二極管中不同的'«?f。二極管亮時，就顯示0-9中不同的數(shù)字©六，整體電路原理圖七.原件表O<=Qt=O=>O<00QD6ft'IIrrrri«=*i«=i><=i«=LLLLhnnhLULL脈沖信號發(fā)生器由定時

16、器555構成；二進制加法計數(shù)器由七位二進制加法計數(shù)器構成;十進制減法計數(shù)器由74LS193可逆可預置十進制計數(shù)器構成；組合邏輯電路根據(jù)輸入輸出的邏輯關系確定為74LS00電路芯片；驅動器選用74LS48.bV°-ruPPQ99«下<RP、o.»其他相關元器件:Of*,/與；小UP、.|vnv號規(guī)格f-編號規(guī)格編號規(guī)格編號規(guī)格</RI51KR5360U1555LED綠R2150KR6.360U24024LED黃;R33KC1103U374LS00JIR4360C2104LED紅Q9013八,PCB版制作多層PCB是有三層或三層以上導電圖形和絕緣材料層壓合

17、成的印制板。它實際上是使用數(shù)片雙面板，并在每層板間放進一層絕緣層后粘牢（壓合）而成.它的G廣飛二1*.。小"：即，干赳一¥耳/產門：公grrfsr產；二，木丁盟人%禧*產個？Vs/爐y一嘮、f層數(shù)通常都是偶數(shù)，并且包含最外側的兩ZI O* 8r V° < |*D ； ；" C P r O，J>3* * P .Eq從技術的角度來說可以做到近100層的PCB板，但目前計算機的主機板都是48層的結構.多層印制板一般采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層壓板。為了提高金屬化孔的可靠性,應盡量選用耐高溫的、基板尺寸穩(wěn)定性好的特別是厚度方向熱膨脹系數(shù)較小的，且與銅鍍層熱

18、膨脹系數(shù)基本匹配的新型材料。制作多層印制板，先用銅箔蝕刻法做出內層導線圖形，然后根據(jù)設計要求，把幾張內層導線圖形重疊，放在專用的多層壓機內，經過熱壓、粘合工序，就制I-成了具有內層導電圖形的覆銅箔的層壓板,以后加工工序與雙面孔金屬化印制板的制造工序基本相同.九.焊接與調試認真焊接，按照印刷版上的器件編號找到相應的原件，按以下順序焊接：電阻、IC座、瓷片電容、發(fā)光二極管，接口焊接過程中注意以下問題:<1>各發(fā)光二極管極。三極管上對應的氣”“b”“C”v：,°F0飛。備l叩.,“萬.,士此要注意其方位，自己<2>集成塊的腳在印刷版上的對應位置;a：.一o3：0OhVa933t.1<3>J1要與前續(xù)電路的輸入輸出電源接口方向相一致,觀察各焊點，檢查有無短路現(xiàn)象和虛焊現(xiàn)象.認真測量，在觀察所焊接的電路板處于正常狀態(tài)后，將5V電源接入J1接口觀察。實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計:十,體會通過此次電路時間課程設計交通燈的設計，加強了我對數(shù)電課程的理解，對應用有了一定的認識，提高了綜合運用知識的能力，及解決問題的能