第一組項目設(shè)計報告

一、項目任務(wù)本設(shè)計通過采用數(shù)字電路對交通燈控制電路進(jìn)行設(shè)計,使用交通燈控制電路用數(shù)字信號自動控制路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方法,指揮各種車輛和行人安全通行,實現(xiàn)路通管理的自動化。因此，在本次課程設(shè)計里，將以傳統(tǒng)的設(shè)計方法為基礎(chǔ)來設(shè)計交通控制信號燈。在實際情況下，一個路有一個主干道和一個支干道。主干道的車流量較大，即要求主干道綠燈亮的時間長，支干道正好相反。A代表東西方向即主干道B代表南北即支干道R代表紅燈亮，Y代表黃燈亮G代表綠燈亮。且設(shè)主、支干道紅、黃、綠燈亮的四種狀態(tài)分別由Q2、Q1的四種數(shù)值組合表示，時間設(shè)置如下（1代表燈亮，代表燈滅1四種狀態(tài)表示亮燈顏色與時東西方向南北方向00001100010010101010000111010001以設(shè)計要求為依據(jù)，本方案一共分為秒脈沖信號發(fā)生電路、計時電路、控制電路、計時顯示電路、信號燈控制電路、緊急狀態(tài)手動控制電路六大部分組成。最終達(dá)到包括兩組紅黃綠燈（配合路口的雙向指揮控制、一組手動與自動控制開關(guān)（針對交通指揮交通控制使用、倒計時顯示器（顯示允許通行或 通行時間）在內(nèi)的最終設(shè)計目標(biāo)。二、方案論2.1計數(shù)器的設(shè)計方案一：用74LS192直接構(gòu)成減計數(shù)器，時鐘脈沖上升沿到來時，在控制器的作用下置數(shù)后開始計數(shù)，計數(shù)器以減計數(shù)向顯示譯提供信號。方案二：定時器由與系統(tǒng)秒脈沖同步的計數(shù)器74LS161構(gòu)成，時鐘脈沖上升沿到來時，在控制信號作用下置數(shù)為反碼，輸出端接入非門后計數(shù)器實現(xiàn)計數(shù)和倒計時顯示的雙重功能。方案選擇：74LS192是雙時鐘同步16進(jìn)制可逆計數(shù)器，用它進(jìn)行減計數(shù)與數(shù)字顯示倒計時相符合。然而由于對74LS161不太熟悉，并且在最初提供的中并沒有74LS161，所以最終選擇了74LS192。而且由于經(jīng)常應(yīng)用，因而使用起來較方便。因而選擇方案一。所以最終確定的總體實驗方案如下：55574LS192作為計數(shù)器分別作為高低位片，將其輸出端通過非門和與門與74LS245相連后，把74LS245輸出端通過74LS192連到共陽極數(shù)碼管上，實現(xiàn)倒計時利用狀態(tài)控制器與計數(shù)器的輸出對計數(shù)器實現(xiàn)置數(shù)操作，從而實現(xiàn)模24，模20，模4的轉(zhuǎn)換六個燈按照不同狀態(tài)分別與74LS192的前兩個輸出端連接。緊急開總體設(shè)計方案框圖如圖緊急開計時計時顯示路信號燈控電秒脈秒脈沖信控制電計時電1總體設(shè)計方案框在此電路中，555時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生一個以秒為單位的CLK脈沖，計數(shù)器74LS192CLK脈沖，實現(xiàn)同步計時。通過非門連接計數(shù)器輸出端與譯碼驅(qū)動電路，在數(shù)碼管上顯示倒計時。將計數(shù)器的進(jìn)位輸出C取反用以控制其自身循環(huán)置數(shù)，對計數(shù)器的一片74LS192的輸出C通過與門來作為紅綠燈狀態(tài)控制器74LS74的脈沖信號，由此，狀態(tài)從00至01，歷時24s；從0110，歷時4s；從1011，歷時20s；再從11變至004s依次循環(huán)。狀態(tài)不同計數(shù)器置數(shù)和紅綠燈如何顯示不同；計數(shù)器置數(shù)不同，則模值不同，狀態(tài)改變時間也不同。三、小組工作分工計1、負(fù)責(zé)控制電路及手動切換開關(guān)設(shè)計仿真，并焊接調(diào)試電源脈沖電路，2、3.四、項目的設(shè)計、仿真及一．秒脈沖信號發(fā)生器的設(shè)計秒脈沖發(fā)生器的功能及組成元件秒脈沖發(fā)生器用于產(chǎn)生周期為1秒的的矩形波脈沖，其主要由555組成的多諧振蕩器來實現(xiàn)。秒脈沖發(fā)生器的工作原理555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖3所示R1R2和C是外接定時元件，電路中將高電平觸發(fā)端和低電平觸發(fā)端并接后接到R2C的連接處將放電端接R1R2的連接處。由于接通電源瞬間C來不及充電，電容器兩端電壓為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出為高電平，放電管VT截止。這時，電源經(jīng)R1R2C充電，使電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uc（2/3）Vcc時，輸出為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間的長短與電容的充電時間有關(guān)。充電時間常數(shù) 由于放電管VT導(dǎo)通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時間的長短與電容的放電時間有關(guān)放電時間常數(shù) 隨著C的放電，下降，當(dāng)uc下降到（1/3）Vcc時，輸出。為電平，放電VT截止，Vcc再次對電容c充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電源后，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，電壓總是在（1/3～2/3）Vcc之間變化。多諧振蕩器工作波形555構(gòu)成的多諧振蕩器原理圖秒脈沖發(fā)生器電路的元件參數(shù)計算因為對于該電路有

若令C=10μf，R1=43K?,那么R2=51K?T1.015s，對于信號燈來說精度足夠。秒脈沖發(fā)生器電路如圖4所示。圖 555組成的秒脈沖發(fā)生電此電路為計時電路提供時鐘信號CLK單元電路仿真報 2016年12月 班級項目名稱:交通燈組長:組員:數(shù)據(jù)測試與分析（自做表格指導(dǎo)教師簽字二．計時電路的設(shè)計定時器的功能及其組件計時器的功能是實現(xiàn)精確定時并驅(qū)動顯示譯實現(xiàn)倒計時輸出其電路組成元件有74LS192、74LS04（非門、74LS08（二輸入與門、74LS245（。74LS192是十進(jìn)制同步加法計數(shù)器，它具有異步清零、同步置數(shù)的功能。圖中，是低電平有效的異步清零輸入端，是低電平有效的同步并行置數(shù)控制端ET、EP是計數(shù)控制使能端C是進(jìn)位輸出端D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，Q0～Q3輸出端。定時器工作原理為74LS192低位片的進(jìn)位輸出接入片的EP、ET使能端，片只有在低位片進(jìn)位時才會進(jìn)行計數(shù)或置數(shù)。321此電路輸出后接入非門使其輸出為反碼，當(dāng)計數(shù)器輸出原碼為1111即反碼為0000時，進(jìn)位輸出端C輸出高電平，進(jìn)行非運(yùn)算后變?yōu)榈碗娖絃D進(jìn)行置數(shù)，并行輸入端DDDD的數(shù)據(jù)被置入計數(shù)器。綜上所述：片只有在高低位片QAQBQCQD輸出都為1111時才會被置數(shù)，低位片QAQBQCQD為1111時片僅進(jìn)行計數(shù)運(yùn)算。若計數(shù)器分別輸出24秒（S04（S1、20（S2、4（S3，四個狀態(tài)的計數(shù)信號，則需要系統(tǒng)的狀態(tài)量Q2Q1和74LS192的輸出QAQBQCQD共同控制的置數(shù)端D0D1D2D321單元電路仿真報 2016年12月15班級項目名稱:交通燈組長:組員:數(shù)據(jù)測試與分析（自做表格數(shù)據(jù)測試與分析（自做表格74LS192低位片的進(jìn)位輸出接入片的EP、ET使能端，片只有在低位片進(jìn)位時才會進(jìn)行計數(shù)或置數(shù)。此電路輸出后接入非門使其輸出為反碼，當(dāng)計數(shù)器輸出原碼為1111即反碼為0000時，進(jìn)位輸出端C輸出高電平，進(jìn)行非運(yùn)算后變?yōu)榈碗娖浇尤隠D進(jìn)行置數(shù)，并行輸入端D3D2D1D0的數(shù)據(jù)被置入計數(shù)器。綜上所述：片只有在高低位片QAQBQCQD輸出都為1111時才會被置數(shù)，低位片QAQBQCQD為1111時片僅進(jìn)行計數(shù)運(yùn)算。若計數(shù)器分別輸出24秒（S04（S1、20（S2、4（S3，四個狀態(tài)的計數(shù)信號，則需要系統(tǒng)的狀態(tài)量Q2Q1和74LS192的輸出QAQBQCQD共同控制的置數(shù)端D0D1D2D3。控制器電路的設(shè)計控制器的功能及組成元件控制器的功能是按預(yù)定的狀態(tài)循環(huán)控制著每個交通燈的亮和滅。其電路由74LS168和74LS74來實現(xiàn)。其中74LS138為3線-8線譯，用來驅(qū)動譯碼電路。74LS74為邊沿D觸發(fā)器，用來實現(xiàn)四個狀態(tài)的循環(huán)。三．控制器電路設(shè)計8，為控制器狀態(tài)圖。圖 控制器狀態(tài)總狀態(tài)數(shù)M=4，所以取觸發(fā)器數(shù)目為2，取自然二進(jìn)制數(shù)的0011為S0S3的編碼，得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換C0000101001112CLK邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF1、FF2表示。由于采用同步方案故時鐘方程CLK=clk1=clk2=C1 (13)其中C1C2分別為兩個74LS161的進(jìn)位輸出端。表示電路次態(tài)/進(jìn)位輸出C與電路現(xiàn)態(tài)關(guān)系的卡諾圖01001/010/0111/100/0電路次態(tài)/進(jìn)位輸出C與現(xiàn)態(tài)關(guān)系的卡諾9拆分化簡后可得出：式（14（15）為狀態(tài)方程，比較D觸發(fā)器的特性方程可得：

74LS138為3線-8線譯，本系統(tǒng)中只有四個狀態(tài)，所以將地址輸入端C接地，Q2Q1分別接BA，此時輸出Y0Y1Y2Y3分別表示S0S1S2S3四個狀態(tài)。單元電路仿真報2016年12月 班級項目名稱:交通燈組長:組員:數(shù)據(jù)測試與分析（自做表格指導(dǎo)教師簽字五、整體仿真及整體電路測試報201612日班級項目名稱:交通燈組長:組員:與分析（自做表格六．電路板正面圖七、元件及成本核經(jīng)計算總成本為100元左右八、個人總個人總 2016年12月15班級:強(qiáng)CDIO工作總結(jié)這8周的電子線路課程設(shè)計期間我遇到了平時從未有過的 因為課程設(shè)計不是依靠某一方面的知識就可以完成的而是對平時所學(xué)的理論知識的高度整合又因為自己所學(xué)的知識有限要設(shè)計出此電路需要花費大量的時間去查找資料雖然很是艱難但經(jīng)過幾周的艱苦努力終于還是完成了課程設(shè)計的任務(wù)。特別是 學(xué)習(xí)理論時學(xué)到的是TTL電路中引腳懸空即為高電平但是實物連接過程中出現(xiàn)了不少的問題，最后把所有懸空的引腳都接了高電平才解決這個問題。在這個過程中我深刻理解了“理論聯(lián)系實際”這句話的重要性。個人總 2016年12月 班級:CDIO工作總結(jié)通過本次二級項目，我收獲很多，首先我學(xué)會了如何使用multisim進(jìn)行電路的設(shè)了解了脈沖信號的產(chǎn)生原理并且學(xué)會了如何用555設(shè)計電路并產(chǎn)生1HZ的脈沖信 麻煩。并且我還學(xué)會了如何做PPT，學(xué)會了如何將做好項目在PPT上更好的展現(xiàn) 個人總 2016年12月15班級:CDIO工作總結(jié)通過這次電子仿真實驗，使我對CDIO這母有了更加清晰的認(rèn)識，初步了解到了整個項目的流程，執(zhí)行步驟，分工，團(tuán)隊協(xié)作的重要性。在這個項目中，我學(xué)會了74系列的運(yùn)用，了解了管腳的功能，學(xué)會了在老師的指過程中經(jīng)常管腳連線錯誤或者導(dǎo)線頭不連起來，浪費了不少時間來調(diào)整，耽驗，我學(xué)會了如何使用multisim進(jìn)行電路仿真，學(xué)會了學(xué)以制用，將書本上九．參考文[M][2]陳孝彬.《555集成電路實用電路集》高等教育2002-[3