交通燈設(shè)計(jì)書

PAGE課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)題目：交通指示燈院系：電子信息與電氣工程學(xué)院學(xué)生姓名：李亮亮學(xué)號(hào)：201002010126專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化2010級(jí)2班指導(dǎo)教師：姚璉2012年5月25日PAGE3課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目交通燈指示燈學(xué)生姓名李亮亮所在院系電子信息與電氣工程專業(yè)、年級(jí)、班10自動(dòng)化2班設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)制作一個(gè)十字路口的交通指示燈簡(jiǎn)易控制電路（兩路）。紅燈亮表示停止，綠燈亮表示通行，通行時(shí)間和停止時(shí)間各位30秒。3.通行時(shí)間和停止時(shí)間用數(shù)碼管顯示，采用倒計(jì)時(shí)方式，用LED燈來做指示燈。學(xué)生應(yīng)完成的工作：設(shè)計(jì)交通燈原理圖，并在multisim進(jìn)行電路仿真，利用AltiumDesigner繪制電路原理圖并設(shè)計(jì)制作PCB板。根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖安裝和調(diào)試電路，完成課程設(shè)計(jì)工作，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告并提交。參考文獻(xiàn)閱讀：[1]童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)M]等教育出版社，2006.[2]邱關(guān)源，羅先覺.電路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[3]閻石.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[4]谷樹忠，劉文洲，姜航.AltiumDesigner教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，201工作計(jì)劃：5月14號(hào)—16號(hào)完成原理圖的設(shè)計(jì)；5月17號(hào)—28號(hào)進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)；5月21號(hào)—23號(hào)制作PCB板；5月24號(hào)—25號(hào)電路板安裝與調(diào)試，提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。任務(wù)下達(dá)日期：2012年05月14日任務(wù)完成日期：2012年05月25日指導(dǎo)教師（簽名）：學(xué)生（簽名）：交通指示燈 內(nèi)容摘要：設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口簡(jiǎn)易指示控制電路（兩路），該電路能夠?qū)崿F(xiàn)30秒變換紅綠燈，已達(dá)到自動(dòng)指揮交通道路的功能，其中脈沖電路有555定時(shí)器產(chǎn)生，LED燈有觸發(fā)器SN74LS74AN電路控制，時(shí)間顯示電路有共陽(yáng)極7段顯示管、74LS47電路控制,主控電路有74LS192構(gòu)成。關(guān)鍵詞：交通指示燈，脈沖信號(hào)，時(shí)間指示，道路通行與禁止目錄1.設(shè)計(jì)背景 11.1時(shí)代背景 11.2社會(huì)背景 12.設(shè)計(jì)方案 12.1原理設(shè)計(jì) 12.2方案論證 13.方案實(shí)施 23.1電路板結(jié)構(gòu) 23.2電路仿真 43.3PCB制作 43.4電路及檢測(cè) 54.結(jié)果與結(jié)論 54.1設(shè)計(jì)的結(jié)果 54.2設(shè)計(jì)的結(jié)論 55.收獲與致謝 56.參考文獻(xiàn) 67.附件 67.1元器件 67.2PCB原理圖 77.3原件清單 87.4PCB布線圖 8PAGE91.設(shè)計(jì)背景1.1時(shí)代背景經(jīng)濟(jì)和高科技技術(shù)的飛速發(fā)展使現(xiàn)代社會(huì)發(fā)生了日新月異的變化，為了緊跟時(shí)代步伐，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，機(jī)身對(duì)數(shù)字電子基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步完善基本功能，學(xué)校特此安排了數(shù)電課程設(shè)計(jì)。1.2社會(huì)背景

現(xiàn)在，“數(shù)字化”的浪潮幾乎席卷了電子技術(shù)應(yīng)用的一切領(lǐng)域。由于電子產(chǎn)品更新的快，新產(chǎn)品開發(fā)速度日新月異，對(duì)電子自動(dòng)化的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，促進(jìn)了數(shù)字化的飛速發(fā)展。2.設(shè)計(jì)方案2.1原理設(shè)計(jì)用一個(gè)555定時(shí)器產(chǎn)生周期為一秒的脈沖，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)由74LS192接成的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器然后用該劍法計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)74LS247，再將輸出接到兩個(gè)共陽(yáng)極數(shù)碼管，當(dāng)計(jì)數(shù)器完成從一次循環(huán)后，借位數(shù)據(jù)與555定時(shí)器一起傳輸?shù)诫pD觸發(fā)器，再將輸出端接到四個(gè)發(fā)光二極管上。組后根據(jù)原理畫出原理圖2.2方案論證在循環(huán)彩燈電路中，需要體現(xiàn)的是電路的循環(huán)功能，由555定時(shí)器、2個(gè)48KΩ的電阻和一個(gè)10nF、一個(gè)10uF的電容一起構(gòu)成的周期為一秒的時(shí)鐘周期發(fā)生器，為電路提供時(shí)鐘信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路采用74LS192計(jì)數(shù)器和74LS138三線八線譯碼器來實(shí)現(xiàn)，所以再經(jīng)過由74LS192計(jì)數(shù)器和74LS138三線八線譯碼器組成的驅(qū)動(dòng)電路，最終在8個(gè)發(fā)光二極管上顯示輸出結(jié)果。電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。計(jì)數(shù)器譯碼器計(jì)數(shù)器譯碼器顯示輸出端時(shí)鐘發(fā)生器圖1電路結(jié)構(gòu)框圖3.方案實(shí)施3.1電路板結(jié)構(gòu)（1）脈沖電路由NE555組成的多諧振蕩器。需要的芯片有NE555P，還有電阻、電容。下面來討論這些器件是怎樣產(chǎn)生秒信號(hào)的。下圖為其電路圖：圖2555定時(shí)器的邏輯符號(hào)圖圖3由NE555組成的多諧振蕩器振蕩電路是循環(huán)彩燈的核心部分，電容充放電的速度決定了電路的振蕩頻率R1.R2.C1、C2決定了多諧振蕩器的周期，即決定了形成的方波的頻率利用閉合回路中的負(fù)反饋?zhàn)饔每梢援a(chǎn)生自激振蕩，利用閉合回路中的延遲負(fù)反饋?zhàn)饔靡材墚a(chǎn)生自激振蕩，只要負(fù)反饋?zhàn)饔米銐驈?qiáng)。為了得到頻率更加準(zhǔn)確的頻率信號(hào)，加入了電容和電阻，其中電容為0.01uF和10uF，電阻為48K歐姆（2）74Ls192十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的接法，74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如下所示：圖4引腳排列圖5邏輯符號(hào)

74LS192的引腳排列及邏輯符號(hào)(3)LED產(chǎn)品的種類繁多，有共陰極電路，還有共陽(yáng)極電路。本次設(shè)計(jì)采用共陽(yáng)極電路。圖6共陽(yáng)極接線圖3.2電路仿真在各單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，按照總體電路圖在仿真軟件Multisim上一一選擇芯片并進(jìn)行連接，然后啟動(dòng)開關(guān)觀察。將電路在Multisim上連接好后，為各個(gè)電阻和電容選取適當(dāng)值，為各個(gè)開關(guān)設(shè)置好適當(dāng)?shù)逆I盤打開數(shù)值連接，然后打開Multisim的開關(guān)，根據(jù)彩燈的閃爍情況判斷電路是否正常。通過仿真，我們的電路原理圖無誤，可以制板。仿真圖如圖6所示。圖7仿真圖3.3PCB制作電路原理及連接方式清晰以后便可畫出電路圖，在PXP2004軟件仿真以后便可在PCB板上布線，。布線前應(yīng)事先對(duì)各元器件封裝，布線規(guī)則應(yīng)盡量避免線的交叉，使線路盡量簡(jiǎn)便。3.4電路及檢測(cè)把經(jīng)過測(cè)量的電源接入制作的電路。觀察其有無異?，F(xiàn)象（有無冒煙、異味），手摸器件是否發(fā)燙，電源有無短路現(xiàn)象等。若出現(xiàn)異常，應(yīng)馬上斷電，排除故障后才能再通電。然后測(cè)量各路總電源電壓和各器件的引腳的電源電壓，以保證元器件能正常運(yùn)作4.結(jié)果與結(jié)論4.1設(shè)計(jì)的結(jié)果經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，焊接和調(diào)試，交通燈指示燈已基本符合實(shí)驗(yàn)要求。4.2設(shè)計(jì)的結(jié)論在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過程中，我們盡自己的最大努力做好電路設(shè)計(jì)。對(duì)于該電路我們盡量讓自己達(dá)到設(shè)計(jì)的所有要求。但在制作過程中我們遇到了一些問題，比如各個(gè)電子元件的工作電壓VCC我們就沒有考慮他們是否相同，地線是否選取最優(yōu)放位等.但在實(shí)際電路中他們需要相同，以減少電路的復(fù)雜度。制作生產(chǎn)所需要的成本，對(duì)整個(gè)電路元件的選擇和實(shí)際中有所差別。這些問題我們覺得都是值得進(jìn)一步改進(jìn)和值得探索的。同時(shí)制作中遇到了一些問題，雖然盡最大的能力解決了一些，但還是存在一些缺陷，希望老師指正。5.收獲與致謝通過這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)，我收獲了許多。第一，在課程設(shè)計(jì)的兩個(gè)星期內(nèi)，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，使我對(duì)理論的掌握更熟練了，對(duì)理論的理解更深了；第二，我知道了理論聯(lián)系實(shí)踐的重要性，理論始終要與實(shí)踐緊密的結(jié)合起來；第三，我懂得了實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的真正含義，任何理論在沒有經(jīng)過實(shí)踐這塊試金石檢驗(yàn)之前都是軟弱無力的的；第四，對(duì)科學(xué)要有一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，不能馬虎；第五，通過實(shí)踐，使我對(duì)定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，譯碼器的功能與原理理解的更深了。在這里，首先我要感謝學(xué)校能給我們這次理論聯(lián)系實(shí)踐的機(jī)會(huì)以及給予我們物質(zhì)上的大力支持；其次，我要鄭重的感謝以下兩位指導(dǎo)老師：張?zhí)禊i，李立，姚璉，李琦。第三，我要感謝以下幾位同學(xué)：任剛鵬，李好飛。他們?cè)谡n程設(shè)計(jì)過程中，在理論與制作電路板上給予我指導(dǎo)與幫助，使我對(duì)團(tuán)結(jié)與合作的重要性有了更深一步的認(rèn)識(shí)，謝謝你們。6.參考文獻(xiàn)[1]童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2005.[3]邱關(guān)源，羅先覺.電路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[4]閻石.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.[5]張陽(yáng)天，韓異凡ProtelDXP電路設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2005. 7.附件7.1元器件74LS192逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器兩片74LS247驅(qū)動(dòng)器兩片555定時(shí)器一個(gè)74LS274共陽(yáng)極數(shù)碼管兩個(gè)74LS74觸發(fā)器一片紅燈綠燈各兩個(gè)47k51k電阻各一個(gè)0.01微發(fā)10微發(fā)電容各一個(gè)7.2PCB原理圖圖8pcb原理圖7.3原件清單表1元器件清單名稱功能個(gè)數(shù)555定時(shí)器定時(shí)產(chǎn)生脈沖174LS192計(jì)數(shù)274LS47數(shù)據(jù)選擇和驅(qū)動(dòng)274LS74觸發(fā)控制1電阻4