交通信號燈倒計時顯示電路的設計大學課程設計.doc

天津理工大學中環(huán)信息學院電子技術課程設計設計題目：交通信號燈倒計時顯示電路的設計姓名： 學號： 系別： 專業(yè)班級： 開始日期： 年6月 28日 完成日期 年 7月 1日指導教師： 成績評定等級 天津理工大學中環(huán)信息學院課程設計任務書系別： 班級： 姓名： 學號： 課程名稱電子技術課程設計設計題目交通信號燈倒計時顯示電路的設計設計任務描述及基本要求一、 任務描述：；秒脈沖電路，計數(shù)電路，譯碼電路，顯示電路；二、 基本要求 兩位秒數(shù)字顯示，能進行自動R、G、Y轉(zhuǎn)換。任務下達時間 2013年6 月 28日設計完成時間2013年 7 月 1 日主要參考材料1、數(shù)字電子技術基礎（第五版）閻石 清華大學出版社輔導老師姓 名教研室意 見 年 月 日天津理工大學中環(huán)信息學院課程設計成績評定表系別： 班級： 姓名： 學號：評分項目及標準權(quán)值實際得分評價內(nèi)容優(yōu)秀標準（各教學單位制定標準）設計選題10說明書（論文）質(zhì)量30獨立工作能力及設計期間的表現(xiàn)40回答問題情況10特色與綜合素質(zhì)10指導老師得分合計 目 錄一、設計意義 5二、設計方案比較 6三、電路組成框圖 8四、電路原理圖 12五、組裝及技術指標測試 14六、總結(jié) 15一、設計意義為了應對新交通規(guī)則，設計能夠顯示紅綠燈的剩余時間，可以讓司機更好的判斷行車方式。也讓交通系統(tǒng)更加完善。1、題目分析交通信號倒計時，應該最少可以兩位倒計時顯示，并且在可以在綠燈倒計時結(jié)束之后，黃燈亮，且可以進行3秒倒計時。然后切換紅燈。等紅燈到計時結(jié)束后，有切到綠燈，并且倒計時。2、任務分解本電路可以分4部分組成；秒脈沖電路，計數(shù)電路（計數(shù)部分包括黃燈3秒計數(shù)和紅綠等99秒計數(shù)），譯碼電路，顯示電路。表1 元件清單元件名稱參數(shù)型號數(shù)量單價計數(shù)器74LS19332元計數(shù)器74LS16013元譯碼器74LS4822.5元與非門74LS0021.2元或非門74LS0220.9元電阻1k140.1元電阻47k20.1元電容0.01uF0.1元電容10uF10.1元非門74LS4021.5元2、設計方案構(gòu)思計數(shù)部分電路采用兩片74LS193構(gòu)成99進制減法計數(shù)器，用來顯示紅，綠信號燈剩余時間，在用一片74LS193構(gòu)成三進制減法計數(shù)器，用來顯示黃燈剩余時間。用一片74LS160記錄減法計數(shù)器循環(huán)的次數(shù)，等74LS160加法計數(shù)器在不同的輸出時對應了不同的信號燈，即可輕松控制不同顏色燈的自由切換。二、設計方案比較（選23個方案、特點分析，確定方案理由）設計方案要求能夠完成交通信號等的倒計時顯示，可以采用74LS191，74LS192，74LS193，等芯片作為電路計數(shù)部分。1、設計方案一電路依然采用74LS193芯片做為計數(shù)電路，但因為有兩種不同進制的計數(shù)器從在，所以當99進制的計數(shù)器在綠燈計數(shù)結(jié)束后停止工作，3進制計數(shù)器開始工作，同時3進制計數(shù)器用74LS48組成的譯碼電路和7段數(shù)碼管顯示電路。完成3秒倒計時顯示。當3進制計數(shù)器完成計數(shù)后，99進制計數(shù)器工作，3進制計數(shù)器停止工作。同時另一組由74LS48組成的譯碼電路和7段數(shù)碼管顯示電路。完成99秒倒計時顯示。用555多諧震蕩電路產(chǎn)生秒脈沖。用74LS160來控制綠，黃，紅信號的的切換。同時也控制不同進制計數(shù)器的工作。從而切換不同的進制計數(shù)。方案一設計圖見圖1圖1 方案一設計圖2、設計方案二電路采用74LS193芯片做為計數(shù)電路，但因為有兩種不同進制的計數(shù)器從在，所以當99進制的計數(shù)器在綠燈計數(shù)結(jié)束后停止工作，3進制計數(shù)器開始工作，同時3進制計數(shù)器用74LS48組成的譯碼電路和7段數(shù)碼管顯示電路。完成3秒倒計時顯示。當3進制計數(shù)器完成計數(shù)后，99進制計數(shù)器工作，3進制計數(shù)器停止工作。通過或門，和第一個顯示電路按照一定規(guī)則連接，完成99秒倒計時顯示。用555多諧震蕩電路產(chǎn)生秒脈沖。用74LS160來控制綠，黃，紅信號的的切換。同時也控制不同進制計數(shù)器的工作。從而切換不同的進制計數(shù)。方案二設計圖見圖2，脈沖產(chǎn)生電路見圖3圖2 方案二電路設計圖圖3 秒脈沖產(chǎn)生電路2、兩種方案比較方案一雖然基本原理和方案二相差不多，但是方案一采用了兩部分譯碼點了和顯示電路。會增加產(chǎn)品成本，并且實用行也不高，因為用同兩部分顯示電路會分散司機注意力，影響交通安全。相比方案一方案二成本低，電路穩(wěn)定性高，而且也符合人們平時生活習慣。綜上所述，故選 方案二做為本次設計方案三、電路組成框圖電路由以下幾個部分組成：99進制減法計數(shù)電路、3進制減法計數(shù)電路、加法電路、譯碼電路、顯示電路、脈沖產(chǎn)生電路組成1、99進制減法計數(shù)電路99進制減法計數(shù)電路用兩片74LS193構(gòu)成一個99進制減法計數(shù)器（如圖4）。用來記錄紅，綠信號的剩余時間長短，99進制減法計數(shù)電路的工作與否由加法電路控制圖4 99進制減法計數(shù)電路2、3進制減法計數(shù)電路用一片74LS193來構(gòu)成3進制減法計數(shù)電路.（如圖5），用來記錄黃燈的剩余時間。3進制減法電路的工作與否，由加法電路控制。圖5 3進制減法電路3、加法計數(shù)電路用一片74LS160來構(gòu)成一個5進制加法計數(shù)電路（如圖6），用來控制紅、綠、黃信號燈的切換。也控制99進制減法計數(shù)器和3進制減法計數(shù)器的工作狀態(tài)圖6 加法計數(shù)電路4、譯碼電路譯碼電路用74LS48來構(gòu)成（如圖7），主要作用是將二進制代碼，轉(zhuǎn)化為數(shù)碼可識別的信號。圖7 譯碼電路5、顯示電路顯示電路用7段數(shù)碼顯示管構(gòu)成（如圖8）。主要作用是將譯碼器索譯出的信號顯示出來，這樣司機就可以直接看見倒計時顯示。圖8 顯示電路6、秒脈沖產(chǎn)生電路由NE555構(gòu)成多諧振蕩器。產(chǎn)生周期為1秒的脈沖信號。 T=（R1+2R2）Cln2=1取C=10uF R=48K占空比q=頻率f=。多諧震蕩電路見如圖9圖9 多諧震蕩電路四、電路原理圖在ProtelDXP2004中繪制原理圖，通過導線和芯片和電子元件構(gòu)成電路原理圖，然后在生產(chǎn)電路板。1、電路原理圖由于電路比較復雜，在ProtelDXP2004一張圖紙完成不了，所以分兩張圖紙畫圖，第一先畫系統(tǒng)框圖（如圖10），然后在分別畫各個模塊對應的電路圖。脈沖產(chǎn)生電路分為另一張圖（如圖11）。電路原理圖別的部分為一張圖紙（如圖12）。通過系統(tǒng)總圖建立電氣連接關系圖10 系統(tǒng)框圖圖11 脈沖產(chǎn)生電路部分圖12 其余電路原理圖2、PCB板圖通過原理圖生成PCB板圖，首先都元件布局，把元件調(diào)到合適的位置后開始布布線，布線錢設置布線線寬，GND網(wǎng)絡線寬設為20mil，VCC網(wǎng)絡線寬設置為15mil。其余的先都設為10mil。布線完成后，接著敷銅。一切完成后就可以直接印刷電路板了。如圖13為完成效果圖13 PCB板圖 五、組裝及技術指標測試（組裝注意事項、測試圖、測試儀器、測試方法、仿真、注意事項）由于芯片和電阻比較多，焊接是要注意區(qū)分。測試電路收到干擾時的工作性能。還能不能正常工作。1、組裝注意項對于本電路需要焊接的地方很多，組裝時一定要熟悉焊接，并且要有耐心，盡量不要出現(xiàn)虛焊，漏焊，錯焊。電路圖筆記復雜，如果出現(xiàn)這種問題，一般情況下，是很難排除的，很有可能又要重新做板子了。既浪費材料又浪費時間，索以要從源頭減少錯誤，盡量少出現(xiàn)錯誤。2、測試方法測試方法就是給板子供電，電路板開始工作，觀察電路工作情況，是否和設計時所要達到的要求一樣。還要測量脈沖產(chǎn)生的秒周期是否標準，通過多次測量計算出誤差。六、總結(jié) 剛開始看到課題感覺無從下手，等靜