數(shù)電課程設計交通燈設計

1、文檔 課 程 設 計 課程名稱 數(shù)字電子技術 _ 課題名稱 交通燈控制器 _ 專 業(yè) _ 班 級 _ 學 號 _ 姓 名 _ 指導教師 黃望軍 _ 20142014 年 11 11 月 7 7 日文檔 工程學院 課程設計任務書 課程名稱：數(shù)字電子技術 題 目：交通燈控制器 專業(yè)班級：_ 學生：_ 學 號： 指導老師 黃望軍 審 批： 任務書下達日期 20142014 年 1010 月 2727 日 文檔 設計完成日期 20142014 年 1111 月 7 7 日 設計容與設計要求 設計容： 交通燈控制器設計： 為了確保十字路口的車輛暢通的通行，往往采用 自動控制的交通信號來進行指揮。其中紅燈

2、亮，表示 該條道路禁止通行，黃燈表示停車燈，綠燈表示允許 通行。 試著設計一個十字路口的交通信號控制器， 要求如下: （1 1） 要求甲車道和乙車道兩交叉以上的車輛交替運行 每次通行時間都設為 30s30s。 （2 2） 要求黃燈先亮 5s5s，才能變換車道。 黃燈亮時，要求每秒閃亮一次。 （3 3） 時間用數(shù)字顯示 設計要求： 1.1. 設計思路清晰，給出整體設計框圖 2.2. 設計各單元電路，給出具體設計思路、電 路圖、器件清單； 3.3. 總電路設計 4.4. 安裝調(diào)試電路； 5.5. 寫出設計報告。文檔 主要設計條件 1 1提供面包板、直流穩(wěn)壓電源、示波器； 2.2.提供 TTLTTL

3、 集成電路芯片、NENE555555 定時器、 電阻及電容等； 說明書格式 1 1、 課程設計報告封面； 2 2、 任務書； 3 3、 說明書目錄； 4 4、 設計總體思路； 5 5、 單元電路設計； 6 6、 總電路設計； 7 7、 總結與設計調(diào)試總結； 8 8、 附錄； 9 9、 參考文獻； 文檔 進度安排 第一周星期一 課題容介紹和查找資料； 星期二 總體電路設計和分電路設計; 星期三 領元件； 星期四 檢查元件，安裝電路； 星期五 安裝、調(diào)試電路； 第二周星期一 安裝、調(diào)試電路； 星期二 安裝、調(diào)試電路； 星期三 驗收電路； 星期四 寫設計報告、打印相關圖紙: 星期五 答辯； 參考文獻

4、 電子技術課程設計 歷雅萍、易映萍編 電子技術課程設計指導 彭介華、主編 高等教育 電子線路設計、實驗、測試 謝自美主編 文檔 華中理工。文檔 目錄 設計總體 . 1 設計要求 . 1 設計思路 . 2 設計框圖 . 4 單元電路設計 . 4 同步十進制計數(shù)器 . 4 譯碼器 . 4 十進制加/減計數(shù)器 . 9 秒脈沖產(chǎn)生器 . 12 其他元件 . 13 總電路 . 14 實際接線圖 . 15 安裝及調(diào)試步驟 . 15 故障分析及電路改進 . 16 附錄（元器件清單 ） . 17 參考文獻 . 17 總結與體會 . 18 文檔 評分表 . 20文檔 一、設計總體 1.1設計要求 1. 設計并制

5、作交通燈控制電路； 2. 電路功能為： 1） 采用兩位數(shù)碼顯示器顯示南北方向時間；采用兩位數(shù)碼顯示器顯示東 西方向時間； 2） 交通燈控制器工作流程如下： 1.2設計思路 本系統(tǒng)采用主干道和支干道分開實現(xiàn)功能，但又相互配合的思路，用時文檔 間的相關性將主干道與支干道的信號燈的亮滅相聯(lián)系起來。 根據(jù)系統(tǒng)的要求：主干道綠燈 45秒，支干道綠燈25秒；每次由綠燈變 為紅燈時，應有5秒黃燈亮作為過渡；則其時間循環(huán)圖如下所示： 對于其中一條干道，系統(tǒng)的工作流程圖如下所示: 秒脈沖產(chǎn)生秒脈沖信號 文檔 順序置數(shù)對計數(shù)器置數(shù) 信號燈控制三種燈亮滅 L J提供三種燈轉(zhuǎn)換的信號 7 提供三種預置數(shù) 提供一秒的C

6、P脈沖信號 閃黃燈 倒計時丄作及顯示顯示 提供倒計時到零的信號 文檔 系統(tǒng)工作原理如下：初始狀態(tài)，對于主干道，計數(shù)器預置數(shù) 30秒，在 CP脈沖的作用下開始進行倒計時，當?shù)褂嫈?shù)至零時，可以對信號燈控制電 路產(chǎn)生一個上升沿的單脈沖，該脈沖將作為74LS160的脈沖輸入，完成一次 計數(shù)，實現(xiàn)對綠燈，黃燈和紅燈的亮滅的控制，此時紅燈亮，當三種信號燈 完成一次狀態(tài)變化時，將變化的信號傳送給74LS138譯碼器，由該譯碼器選 中相應的倒計數(shù)置，并將該倒計數(shù)置給計數(shù)器74LS192,完成一次工作循環(huán)， 然后是5秒的黃燈，最后是30秒的紅燈。對于支干道而言，循環(huán)時間是 35 秒，30秒，5秒，其具體的循環(huán)過

7、程與主干道一致。 1.3總體設計框架 、單元電路設計文檔 2.12.1 同步十進制計數(shù)器 74IS16074IS160 的引腳圖如圖 ddJJ d 74LS160的功能表如下 輸入 輸出 CR LD CTp CTt CP D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 0 X X X T X X X X 0 0 0 0 01 0 X X T D3 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3 1 1 1 1 T X X X X 計數(shù) 1 1 0 X T X X X X 保持 1 1 X 0 X X X X X 保持 因為74IS160控制的是從0開始到3是一個循環(huán)因此要將其將輸出的 Q 1, Q2

8、通過與與非非門接到置數(shù)端的引腳來控制循環(huán) ousaj 3 文檔 輸入 輸出 2.2譯碼器 二進制譯碼器的輸入是一組二進制代碼，輸出是一組與輸入代碼 對應的高，低電平信號。由于需要反饋信號，需要2進制進 由此用到3-8二進制譯碼器74138.其引腳圖如下: 行轉(zhuǎn)換， 74LS160N U3A 74LS00N 74LS138N 文檔 輸入 輸出 真值表如下文檔 S A 2 A 1 A 0 Y0 Y Y2 丫4 Y5 丫6 % 1 S 2 S3 X 1 X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

9、1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 從功能表中我們都可以看到74LS138的八個輸出引腳，任何 時刻要么全為高電平1 芯片處于不工作狀態(tài)，要么只有一個為 低電平0 ,其余7個輸出引腳全為高電平1。由該譯碼器來控制 甲乙道的紅綠黃燈的狀態(tài)和74IS192的置數(shù)。如果出現(xiàn)兩個

10、輸出 引腳同時為0的情況，說明該芯片已經(jīng)損壞。 通過74IS138譯碼器來控制東西，南北方向的六個顯示燈文檔 其真值表如下: 信號燈信號真值表 狀態(tài)控制器輸出 主干道信號燈 支干道信號燈 Y0 Y1 Y2 Y3 R（紅） Y （黃） G （綠） r（紅） y （黃） g （綠） 文檔 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 由真值表可知各信號燈的邏輯函數(shù)表達式為: G=Y3 Y=Y0 (1HZ) R=( Y1Y2) g= Y1 y= Y2 (1HZ) r= ( Y0Y3) 據(jù)上述邏輯函數(shù)表達式經(jīng)

11、化簡根后可畫出交通燈信號控制 2.3十進制加/減計數(shù)器 74IS192的功能表：文檔 輸 A 輸 出 ST 瓦 石X石 1 咒 * X X X 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 L 1 1 1 1 0 0 孟 忑 X K 算 0 0 0 0 0 1 0 K X 0 1 0 0 1 0 1 D VV 芨 工 0 1 1 D 1 0 0 1 0 竈 工 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 Q 1 1 1 1 1 0 0 1 0 掘 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 U X 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 L 1 1 1 1 1 1 1 1 0

12、 1 它的主要功能為： CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端 LD為預置輸入控制端，異步預置。 CR為復位輸入端，高電平有效，異步清除。 CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出， BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負脈沖輸出。 74IS192的引腳圖如下文檔 U29 ic A B c D QQQQ -LCAD 70 CLR -CO up際 74LS192N 通過74ls192來控制倒計時的時間 文檔 邏輯電路的真值表如下所示： I n Bls U1S U4 U15 文檔 南北方向 東西方向 高位 低位 高位 低位 A B C D A B C D 時 間 A B C D A B C

13、D 時 間 Y0 1 1 0 0 0 0 0 0 30 1 0 1 0 1 0 1 0 5 Y1 0 0 0 0 1 0 1 0 5 1 1 0 0 0 0 0 0 30 顯示的時間應該是南北方向29-0、4-0東西方向4-0、29-0 2.4秒脈沖產(chǎn)生器 2.5其他元件文檔 1、74ls04六非門的引腳圖: 1皿 K * 1 9 TIP A W - -* - - - - -=- - -tC 4oJ J -1 fr F r A3 v2 U VS KB 真值表如下 A Y 0 1 1 0 2、74100兩輸入與非門的引腳圖 文檔 真值表如下文檔 AB Y 00 1 01 1 10 1 11 0

14、2.6總電路設計圖 三、實際接線圖ill厚 Lrojj 理 UH 池0 文檔 四、安裝、調(diào)試步驟 1、第一步確認我們仿真好的元器件在實驗室器材室是否有領。如沒有 所需器件，則需要從現(xiàn)有元器件中找到具有類似功能的元器件進行替換。 另外在仿真圖上要特別注文檔 意線的重疊。 2、 第二步按照仿真圖，上報班長所需領取的元器件，注意，領器件時記得 多領一兩個備用。 3、 第三步測驗設備，領到器件和實驗箱后，檢測元器件是否有斷腳。另外 檢測試驗箱，管腳插口是否有被堵的。顯示管也是需要注意的地方，因為顯示 管特別容易燒壞，測線，用萬能表或者顯示燈測驗每一根導線連接是否良好， 第四，測驗芯片，按照各芯片的功能

15、測試芯片是否能正常工作，不能工作的要 及時向老師調(diào)換。 4、 排版、接線，首先，根據(jù)仿真圖上各器件的位置，排好所要用的芯片， 注意盡可能的排得合理，稀松，因為我們所用的芯片插板先對比較小的，且電 路比較復雜。第二，接線時應該一個一個模塊接，接好后依次檢查，切忌接完 所有電路時在檢查，那樣一旦接錯檢查就非常困難。 5、 調(diào)試，當接完所有的線后，打開電源，調(diào)試、驗證電路是否符合要求。 6、 驗收，當電路完全符合要求且正確時，可讓指導老師驗收并考慮做拓展 功能。 五、電路故障分析及電路改進 故障一：本來我們是想用8輸入的數(shù)碼顯示管，后來發(fā)現(xiàn)8腳數(shù)碼顯示管 無常使用便修改了電路圖，改為四輸入的數(shù)碼顯示

16、管。 故障二：在連接好電路圖后發(fā)現(xiàn)，數(shù)碼顯示管以及交通燈均不亮。 結果：沒有接好5V的電源線 故障三：在正常通電之后，我們發(fā)現(xiàn)在計數(shù)到 0時才跳轉(zhuǎn)到30，這樣使 原來計數(shù)為30秒變成實際上的31秒。 結果：我們把異步清零弄成了同步清零導致多出 1秒文檔 六、附錄（元器件清單） 實驗箱（1個） 同步十進制加減法計數(shù)器74192 （2） 同步十進制加法計數(shù)器74160（ 1個） 3線8線譯碼器74138（ 1） 非門 741SL04（ 2 個） 與非門74SL00（ 2個） 或門 74SL32（ 1） 與門 74SL10（ 2） 共陰極顯示管（2） 指示燈（6） 導線若干 七、參考文獻 技術基礎實

17、驗與仿真勝麟郭照南主編 數(shù)字電子技術實驗 毅謝松云主編 數(shù)字電子技術基礎 閻石 主編文檔 八、總結與體會 在這兩周的課程設計中我感悟了很多， 也許你的一念之差就會導致電路圖 變得復雜，在剛開始的幾天我們組成員經(jīng)過不斷查閱資料，自己畫圖設計。設 計出一個由14塊芯片組成的電路圖。經(jīng)過艱難的仿真過程，終于將這個電路圖 仿真好。但在領元器件時發(fā)現(xiàn)我們許多器件沒有，原先在仿真中用到的 8輸入 數(shù)碼顯示管也無法使用，另外 74IS48也領完。于是我們又開始設計，仿真。同 與我們課題一樣的另外一組進行討論， 期間我們發(fā)現(xiàn)我們用74IS48四線制八線 譯碼器是多余的，完全可以直接接入四輸入共陰極數(shù)碼顯示管。

18、不僅讓我們難 于尋找器件，更使我們的接線圖變得凌亂與復雜。 進過兩組不斷的討論，設計。 我們組的電路圖由原來的14片芯片簡化到6片芯片。 這樣為我們下一星期的接 線打好了良好的基礎。 在第一次接線過程中，我們首先將所有芯片插好，沒有檢查芯片是否能夠 正常工作。就按照線路圖接線，雖然說很快就將線接好。但是，在打開電源開 關的時候發(fā)現(xiàn)黃燈不停地閃爍。而且數(shù)碼顯示管也不亮。最后實在沒有檢查出 錯誤，只好重新接線。經(jīng)過第一次接線的教訓，我們觀察了其他組的接線方法， 發(fā)現(xiàn)他們在接線之前要一一檢測芯片的好壞。 這對我們啟發(fā)很大， 我們通過每 一塊芯片的工作原理進行一一檢測， 發(fā)現(xiàn) 74IS38芯片是壞的。我們在確定芯片 是好的之后開始重現(xiàn)接線，從數(shù)碼顯示管開始到黃綠燈。當線接好時，通電之 后依舊發(fā)現(xiàn)黃燈閃而數(shù)碼顯示管不亮。不得已又重新再來，第三次接線我們開 始一部分一部分分開接，先接好計數(shù)器部分。發(fā)現(xiàn)能正常工作，然后再接黃綠 燈部分。最后