倒計時交通燈課程設(shè)計講解

1、電子線路與設(shè)計課程設(shè)計說明書題 目 交通燈控制器專業(yè)班級電信2班姓 名_學(xué) 號目錄一、課程設(shè)計目的和要求 1二、設(shè)計方案和基本原理 12.1 課程設(shè)計方案 22.2 課程設(shè)計原理 3三、電路設(shè)計 43.1 單元電路設(shè)計 43.2 輸出指示燈狀態(tài)設(shè)計 53.3 顯示電路的改進 53.4 主電路設(shè)計 63.5 整體電路圖及工作原理 73.6 元件清單 9四、電路調(diào)試 10五、設(shè)計小結(jié) 105.1 心得體會 105.2 作品展示 12六、參考文獻 13、課程設(shè)計目的和要求要求實現(xiàn)邏輯功能，在 1-3 狀態(tài)循環(huán)。1、東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間 20s。2、南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間

2、 20s。3、紅綠燈變換 3 秒前，黃燈處于閃爍狀態(tài)，紅綠燈變換后黃燈熄滅4、采用兩位數(shù)碼管顯示時間倒計時，倒計時結(jié)束紅綠燈自動變換。、設(shè)計方案和基本原理2.1 課程設(shè)計方案 、S1-S3使用2個SR鎖存器，設(shè)置00, 01, 10三個狀態(tài)，這三種狀態(tài)恰 恰對應(yīng)電路中 S1、 S2、 S 3三種狀態(tài)。 、采用74LS74與外圍元件構(gòu)成脈沖發(fā)生器，用于產(chǎn)生脈沖信號。 、使用4個JK觸發(fā)器，實現(xiàn)4位計數(shù)，作為倒計時顯示電路用。 、采用2個CD4511和2個七段數(shù)碼管作為倒計時顯示電路。 、由D觸發(fā)器74LS74與外圍元件構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，用于 S1、S2狀態(tài)切換 （S1、S2正好是相反的狀態(tài)）。D觸

3、發(fā)器是邊沿觸發(fā)器，能夠?qū)崿F(xiàn) 5、6管腳同 時轉(zhuǎn)換，即東西路和南北路的同時變換。 、黃燈閃爍電路可以采用NE555振蕩電路實現(xiàn)，接收到控制端的信號，NE555的第4管腳得電開始工作，第三腳可輸出脈沖信號，并且調(diào)整 C6或R23可以改變閃爍頻率。 采用74LS192作為倒計時控制器件，其輸出端可直接作為信號燈變化信號方案對比萬案項目實現(xiàn)方法優(yōu)點缺點 S1-S32個鎖存器簡單電平觸發(fā)，與時鐘信號不匹配、無法實現(xiàn)閃爍功能脈沖發(fā)生器觸發(fā)器信號穩(wěn)定價格較咼、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜計數(shù)電路4個JK觸發(fā)器復(fù)雜 S1-S31個D觸發(fā)器和一個簡易脈沖信號發(fā)生器邊沿觸發(fā)，與 時鐘信號匹配，控制精度 高脈沖發(fā)生器NE555簡易

4、信號發(fā)生器成本低谷易實現(xiàn)頻率微調(diào)脈沖信號精度稍差些計數(shù)電路2個74192計數(shù)器容易處理，可顯示數(shù)值綜合考慮，為使電路簡化、運行穩(wěn)定，選用方案二。2.2課程設(shè)計原理任務(wù)要求實際上就是3個狀態(tài)，不妨設(shè)：51、 東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間20s；52、 南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間20s；S3黃燈閃爍，時間3s。【表1】主電路狀態(tài)與指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換主電路狀態(tài)S1RS1GS2YS3RS3GS111S21S311燈數(shù)南北R= 2東西G= 2東南西北丫=4東西R= 2南北G= 2注:R，G 丫二紅，綠，黃燈。根據(jù)【表1】可知，設(shè)計電路只需要3組輸出端控制指示燈，指示燈都是以2個或4個一組。

5、總計需要4 3 =12個燈三、電路設(shè)計3.1單元電路設(shè)計總體模塊設(shè)計1Hz時鐘信號D邊沿觸發(fā)器枸 成的單穩(wěn)態(tài)電路一南北紅燈 東西綠燈計時器進位信號 +譯碼器顯示器輸出悴制20秒復(fù)位輸出為03 02 01 00振蕩電路南北綠:燈 東西紅燈 黃燈閃爍1時鐘模塊：采用NE555和RC電路組成振蕩電路，產(chǎn)生1HZ時鐘信號。2、計時器模塊：使用2個帶預(yù)置數(shù)的十進制計時器74LS192構(gòu)成20秒倒計時計時器。3、顯示模塊：采用2個CD4511 乍為譯碼器，將74LS192輸出的二進制數(shù)轉(zhuǎn) 化為BCD碼，通過七段數(shù)碼管顯示出具體數(shù)值。4、 紅綠燈轉(zhuǎn)換模塊：D邊沿觸發(fā)器和其他元件構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，每接收一 個

6、脈沖，紅綠燈即交替一次。5、黃燈閃爍模塊：NE555構(gòu)成振蕩電路，檢測到03 02 01時，輸出脈沖信 號，黃燈處于閃爍狀態(tài)。3.2輸出指示燈狀態(tài)設(shè)計（顯示電路）S1S2YSICSIRS3G R西南R GS1 S2 S3R東 ApG *1S2S1S3S1按照【表1】，畫出顯示電路設(shè)想控制電路，如上圖，這個電路有 5個輸入端，只要按照要求輸入信號，可以達到設(shè)計要求。3.3顯示電路的改進由設(shè)想電路和狀態(tài)表可以看出南北路紅燈和東西路綠燈總是同時點亮和熄 滅，南北路 綠燈和東西 路紅燈也總 是同時電路 和熄滅，因 此電路的輸 入控制端可 以簡化為3 個，如右圖 所示。3.4主電路設(shè)計 、主電路實現(xiàn)S1

7、-SPS3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換, 、電路轉(zhuǎn)換條件是時間，電路中需要時鐘控制，即時序邏輯控制電路。 、實現(xiàn) S1 = 20S, S2= 3S, S3= 20S3.5整體電路圖及工作原理1.總原理圖電路完整工作過程描述（總體工作原理）3、74LS192工作狀態(tài)以及狀態(tài)分析74LS192工作狀態(tài)(個位)7419277419267419227419237419274192BQ3Q2Q1Q0數(shù)碼管B00000000111001021001131010040101501106011171000810019注：不填二074192(2)工作狀態(tài)(十位)7419277419267419227419237419274192

8、BQ3Q2Q1Q0數(shù)碼管B00000100011注：不填二0(1)計數(shù)模塊值為01 02 03時，黃燈閃爍，根據(jù)上面表格可以看出對于個位若B值是低電平有效則有：B= Q3 + Q2對于十位數(shù)，則B=Qi+Q。因此B=Q3 （個位）+Q2 （個位）+Qi （十位）+Qo （十位）在電路中可采用4個二極管1N4148（電路圖中的D1、D4 D5 D6）作為或門電 路。（2）計數(shù)模塊為00時，紅綠燈交替，這個功能可以不按照真值表來實現(xiàn)， 因為 74LS192有借位輸出端，作用是當(dāng)?shù)褂嫊r數(shù)值變?yōu)?0時，借位會輸出低電平，所 以只要個位和十位借位輸出端都是 0,則意味著此時計數(shù)器為00,控制原理即為 借

9、位輸出端控制20秒復(fù)位和紅綠燈交替變換即可。3.6元件清單元件符號型號數(shù)量二極管D1-D61N41486發(fā)光二極管L3 L4 L7 L8紅色4發(fā)光二極管L1 L2 L5 L6綠色4發(fā)光二極管L9 L10 L11 L12黃色4三極管VT1-480504色環(huán)電阻R1-1468014色環(huán)電阻R155.1K1色環(huán)電阻R16 R19 R21 R2710K4色環(huán)電阻R17 R20 R24 R261K4色環(huán)電阻R18100K1色環(huán)電阻R22 R291002色環(huán)電阻R23510K1色環(huán)電阻R253.3K1色環(huán)電阻R285101電解電容C1 C3 C510uF3電解電容C60.47uF1電解電容C7100uF1

10、瓷片電容C2 C41032L_L心片U1 U2CD45112L_L心片U3 U474LS1922L_L心片U5 U7NE5552L_L心片U674LS741管座DIP82管座DIP141管座DIP164數(shù)碼管DS1 DS22穩(wěn)壓電路U878051四、電路調(diào)試仿真使用multisim軟件。由于本電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元件繁多，難以一步到位、 調(diào)試成功，為了更容易達到仿真效果，可以采用分步調(diào)試的方法。1當(dāng)計數(shù)器顯示00時候，紅綠燈交替變換。vcc&55_TIMER RATEDR1 -Wrn 5.1 kQvcc9.0V5tCSSTT!IS7P.ECDS士IIcrc nL R1110k0.412N37O7T4

11、511 BO 5VVCC9.0V5100LED4LED74L5T4DLED6LeD7vccT .ovvcc9 0VVCCin555 TIMER RATEDl4CTOOC3O0dpFvccfcST 測DISTIETFICSSlNIjHz1kQ1Q25-lkQ trt_12N3707DllMlN4149R11 lOkD9.0V VCC WkQVCC2 N 3707RB 1kQ9.W1kQT4LS192D0.22|jF4511BD_5V VCC9.0VDADA匸49OBDCDCDDOD ?E-ELor0C -LTX4511BD 5VVCCLED4510Q9.0V匸瞪2、當(dāng)計數(shù)器顯示03 02 01時候，黃燈閃爍。ClrlUSMLED9EJRATED匸3、最后將2個分步仿真合并在一起，得到完整的仿真電路。U10只是由于仿真軟件仿真局限性無法實在仿真電路中實現(xiàn)了電路的所有功能,現(xiàn)二極管分立元件組成的或門電路，所以在仿真電路中用74LS08代替了五、設(shè)計小結(jié)5.1心得體會在設(shè)計過程中，我第一次綜合的運用了如此多的軟件，設(shè)計過程中不自覺的 熟練地掌握了不少技巧，為了完成設(shè)計查閱了大量的資料，認真學(xué)習(xí)了很多元器 件的工作原理，雖然有些沒有完全用得上，但我也意識到這也是本次設(shè)計的收獲。在設(shè)計中，也感覺到自己學(xué)識的淺薄，僅僅從書本上面學(xué)