交通燈控制器電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、交通燈控制器電子線路課程設(shè)，''<r.計(jì)報(bào)告電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告ccoabr計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院姓名楊聰班級(jí)09級(jí)自動(dòng)化2班學(xué)號(hào)2。0馳500設(shè)計(jì)題目交通燈控制器指導(dǎo)老師掛送日期22011年06月20日題目三.U!五.六.七.八.十.目錄要求設(shè)計(jì)摘要及整體方框圖單元單路設(shè)計(jì)原理及原理分析整體電路原理圖原件表PCB版制作焊接與調(diào)試體會(huì)101011一.題目交通燈控制器二.任務(wù)利用555定時(shí)器、74LS193.74LS48.74LS00.4042、紅黃綠三色二極管以及數(shù)碼管等元件設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制器-本電路設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制器，需要達(dá)到的目的如下:一個(gè)周期64秒，平均分配，前3

2、2秒紅燈亮，后32秒綠燈亮。在紅燈亮的期間的后8秒與紅燈在一起的黃燈閃爍（注意t紅燈同時(shí)亮）。為了顯示效果明顯，設(shè)計(jì)閃爍頻率為2,在綠燈亮的期間的后8秒與綠燈在一起的黃燈閃爍（注意：綠燈同時(shí)亮）。為了7bk'<ItrZ«產(chǎn)卡丹0«YgB%°。八邛、71I。、Wr。廠ofZ，卜、：q"一，丁"r-'顯示效果明顯，設(shè)計(jì)閃爍頻率為2.在黃燈閃爍其間，數(shù)碼管同時(shí)倒計(jì)時(shí)顯示，再在此期間以外，數(shù)碼管不亮。四.設(shè)計(jì)摘要及整體方框0一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生器，一個(gè)二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,一個(gè)十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，紅燈與綠燈以及黃燈是否亮是由二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

3、的輸出端狀態(tài)來(lái)決定的，因此,設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，它的輸入信號(hào)就是二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào),它 V.aCGRM9一二«eaa>p”.CrIwrir>.的輸出就是發(fā)光二極管的控制信號(hào)，因此，需要一個(gè)組合邏輯電路，六個(gè)發(fā)光.,<飛.：scop：p一*,»o”二極管（兩個(gè)紅色發(fā)光二極管,兩個(gè)綠色發(fā)光二極管，兩個(gè)黃色發(fā)光二極管）電路，一個(gè)數(shù)碼管顯示電路，其結(jié)構(gòu)如下圖所示:-3 -五,單元單路設(shè)計(jì)及原理分析 440"8脈沖信號(hào)發(fā)生器由定時(shí)器555構(gòu)成;二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器由七位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù).«c*二'V*,%4,D"；.'

4、;'。；°。»,器構(gòu)成；十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)能由74LS193可逆可預(yù)置十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成;組合邏o.,.o口輯電路根據(jù)輸入輸出的邏輯關(guān)系確定為74LS00電路芯片；驅(qū)動(dòng)器選用74LS48。Q1.555定時(shí)器MS2地555定時(shí)器是一塊常用的集成電路，電路符號(hào)如左圖所示，8為電源端Vcc,l為yOPOb<*<&DuC公共端GND。所加電源電壓范圍4.5VVcc18V,最大輸出電流達(dá)200mA,內(nèi)部電r門卜p二°TF0-bf"F.bhrif。,、5'-°VbIe»、,-8c3S'l%.，burw路原理圖

5、如右4 a .J re所示,內(nèi)部有三個(gè)相同的分壓電阻，每個(gè)電阻上的電壓都為F=： r 1o rB 1 .%丁， .» ：r ° 1r 尸5 a 嚴(yán),>l/3Vcco兩個(gè)比較器C1和C2,C1的比較電壓為2/3VcctC2的比較其電壓為To，,''<。噌7v>'?.-f'.-l/3Vcc,檔比較器3端電壓大于比較器端電壓時(shí)，比較器輸出高電平（其狀態(tài)用1表示，當(dāng)比較器“+”端電壓小于J"端電壓時(shí)，比較器輸出低電平（其狀態(tài)用0表示Gl,G2兩個(gè)與非門構(gòu)成基本RS觸發(fā)靜審G3為輸出緩沖反向器，起整形和提高負(fù)載能力的作用。T

6、為泄放三極管,為外接電容提供充放電回路。利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)電路時(shí)，主要是考慮如何讓2和6的點(diǎn)位發(fā)生變化（外界信號(hào)和利用電容器的充放電過(guò)程實(shí)現(xiàn)）而讓定時(shí)器的輸出狀態(tài)發(fā)生變化，而設(shè)計(jì)成各種具有不同功能的電路°"管為高電平，飽和導(dǎo)通，電容器,6尸 d 尸 F. bif g 。 A ED2/3Vcc時(shí)，電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，內(nèi)部泄放三，。.,5；彳.«1C.4OU_C通過(guò)R1放電，2.6腳點(diǎn)位開(kāi)始下降，當(dāng)降到到1/3VCC時(shí)，電路狀態(tài)再次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，內(nèi)部泄放三極管截止，電源再次對(duì)電容器充電，周而復(fù)始輸出連續(xù)矩形波信號(hào),，由3腳輸出一般取CL為103電容.理論推導(dǎo)出，振蕩器的頻

7、率由電阻RI、R2和電容C決定.f=1.43/(2R1+R2)C脈沖波的占空比由電阻RI和R2決定，結(jié)果為Y=(R1+R2)/(2R1+R2)可見(jiàn)，當(dāng)R2越小時(shí)，占空比接近50%。2.七位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4024七位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4024各腳功能如圖所示，14腳為電源端,所接電源電壓范E3V-15V,7腳接地GND。2腳為復(fù)位端(清零端)，高電平有效01腳為脈沖信號(hào)»一eA-w-o.A電T.-0_F-V-L-5-.“_-a-,_-a一一J.輸入端，下降沿有效(即計(jì)數(shù)器在脈沖下降沿時(shí)刻計(jì)數(shù))。Q1-Q7是七個(gè)數(shù)據(jù)輸°°<«f<>：>：&g

8、t;。也6rJd。出端，Q7為最高位，QI為最低位。當(dāng)輸入脈沖信號(hào)后，計(jì)數(shù)器輸出端變化狀態(tài):R3,J門八。、”T-6*.0-°>%.co(oaa?'rJB.00000000-11111111.本電路中的組合邏輯電路的輸入信號(hào)為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)Q772,設(shè)講9.1,UJ9*，-J«、q«<.0,.-4.aa1,a".®*.Q2信號(hào)頻率為b而輸出應(yīng)為六個(gè)表示路口交通信號(hào)燈的發(fā)光二極管的控制信Q號(hào)，分別用LR1,LG1,LY1和LR2,LG2,LY2表示，但注意到DR1和DG2狀態(tài)相同，DG1和DR2狀態(tài)相同，DY1和DY2

9、狀態(tài)相同，所以實(shí)際上只要三個(gè)輸出信號(hào)即可,分別用LI,L2.L3表示一組合邏輯電路的輸出信號(hào)LI,L2,L3與電路的輸出信號(hào)Q277的關(guān)系與下圖真9?'。、；又不。-y*。不"二Jjxp.«»-值表表示:編號(hào)Q7Q6Q5Q4Q3Q2L1L2L30-1500XXXX10016-23010XQXX10024-31011XXX10132-4710XXXX01048-55110XXX01056_63111XXX011從以上可知:L1=Q7,需要低電平有效時(shí),；L1=Q7L2=Q7,需要低電平有效時(shí)，L2=Q7M>OL3=Q6Q5=Q6Q5考慮到黃燈需要閃爍，

10、可以讓L3信號(hào)和Q1信號(hào)（頻率為2Hz的脈沖波）加到一個(gè)二輸入與非門的兩個(gè)輸入端，輸出信號(hào)為L(zhǎng)4,L4=L3*Q1-# -當(dāng)L3為0時(shí),L4=l當(dāng)L3為1時(shí)？L4=Q1A可見(jiàn)，需要L4低電平有效，這樣，L3為。時(shí)，黃燈不亮，L3為1時(shí)，黃燈閃爍.有以上討論可知,：需要兩個(gè)二輸入與非門，三個(gè)分門，為節(jié)約起見(jiàn)，三個(gè)非門中的兩個(gè)非門用與非門實(shí)現(xiàn)，另一個(gè)非門用三極管實(shí)現(xiàn),這樣需要四個(gè)二輸入與非門，可用芯片74LS00,一舉三極管構(gòu)成的非門。 I。 a > 。，。額定輸出高電平電壓3. 6V。3,74LS0074LS00外形為DIP14,74LS00是一塊四一二輸入數(shù)字集成芯片，內(nèi)有四個(gè)完全一樣的

11、二輸入與非門，14腳接Vcc：(+5V),7腳接地GNIh他們中的四個(gè)二輸入的與非門如圖所示，其中A,B為與非門的兩個(gè)輸入端，Y為輸出端。額定拉電流為4mA,額定灌電流8mA,4.可預(yù)置二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)霜74LS193。°巴*9»74LS193外形結(jié)構(gòu)為DIP16,其中(8)腳接GND,(16)腳接+5Z*,飛不?！卑俣?#187;«，c%".<DCU一加計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)輸入端。°,.'jrrk。、<2>CD減計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)輸入端。注意:用其中一個(gè)輸入端時(shí)，另一個(gè)輸入端接高電平.<3Q3-Q0計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)輸出端，Q3為最高

12、位，Q0為最低位。<4>P3-P0-計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)輸入端，當(dāng)計(jì)數(shù)器處于預(yù)置數(shù)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)該輸入端預(yù)置數(shù)，此時(shí)Q3-Q0=P3-P0<5MR一復(fù)位信號(hào)輸入端，上升沿有效，即當(dāng)MR從。跳到1時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位,此時(shí)Q3-Q0R000。當(dāng)MR=O時(shí)，計(jì)數(shù)器處于技術(shù)狀態(tài).<6）PL一預(yù)置數(shù)功能控制端，低電平有效，當(dāng)PL=O時(shí)，計(jì)數(shù)器處于預(yù)置數(shù)狀態(tài),當(dāng)PL=1時(shí),計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài).<7>TCD一加計(jì)數(shù)借位信號(hào)輸出端。<8>TCD減計(jì)數(shù)借位信號(hào)輸出端.根據(jù)設(shè)計(jì)要求，預(yù)置數(shù)為8,P3=l,接高電平（電源）,P2=P1=PO=O,接低電平（地GND）.黃燈不知即L3

13、R時(shí)，計(jì)數(shù)器需要處于預(yù)置數(shù)狀態(tài)，即FL=O,黃燈亮，腳L3=l時(shí)，計(jì)數(shù)器需要處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，即PL=1.可見(jiàn)PL=L3*作為減法計(jì)數(shù)使用，CU接高電平，CD接脈沖信號(hào)Q2.因計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)或預(yù)置數(shù)狀態(tài)，不能處于復(fù)位狀態(tài)，因此讓MRR.從前面討論可知，多諧振蕩器的震蕩頻率為4也，一次確定多諧振蕩器電路的電e”守”,二，、唯二"»*'JCT'bP.h-o*'，=、>a#阻和電容。5.四線Ts段譯碼器74LS4816腳接電源Vcc=5V,8腳接地GNIhDCBA為8421BCD碼數(shù)據(jù)輸入端，D為最高位，A為最低位。abcdefg（高電平有效，輸出電

14、流小于6mA）為7個(gè)輸出端,分別接氣短數(shù)碼管的7個(gè)輸入端abcdefg,所接數(shù)碼管必須是共陰數(shù)碼管。LT燈測(cè)試輸入端，低電平有效，即當(dāng)此燈為低電平且BI/RBO為高電平（或開(kāi)路）時(shí)'輸出全為高電平，數(shù)碼管內(nèi)所有發(fā)光二極管全亮。BI/RB0消陞輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效）,EhKBOABCDLT只要此端為低電平，輸出全為低電平，數(shù)碼管內(nèi)所有發(fā)光二極管全不亮.RBI脈沖消隱輸入端，低電平有效。檔次端為低電平且ABCD也同時(shí)為低電平時(shí)，輸出全為低電平，數(shù)碼管內(nèi)所有發(fā)光二極管全不亮。從以上結(jié)果直到，要讓數(shù)碼管正常顯示07,3、4、5腳都要接高電平。要讓數(shù)碼管顯示iT而不顯示0

15、,這3接高電平，5接低電平，4懸空（或電源通過(guò)電"8''«».°°VO'»*wT*,.O/，*阻連4）.這事實(shí)上就是消0,例于最高位的數(shù)碼管就希望是這樣。組成數(shù)碼管的七段實(shí)際上就是七個(gè)發(fā)光二極管，當(dāng)這七個(gè)發(fā)光二極管中不同的'«?f。二極管亮?xí)r，就顯示0-9中不同的數(shù)字©六，整體電路原理圖七.原件表O<=Qt=O=>O<00QD6ft'IIrrrri«=*i«=i><=i«=LLLLhnnhLULL脈沖信號(hào)發(fā)生器由定時(shí)

16、器555構(gòu)成；二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器由七位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器構(gòu)成;十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器由74LS193可逆可預(yù)置十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成；組合邏輯電路根據(jù)輸入輸出的邏輯關(guān)系確定為74LS00電路芯片；驅(qū)動(dòng)器選用74LS48.bV°-ruPPQ99«下<RP、o.»其他相關(guān)元器件:Of*,/與；小UP、.|vnv號(hào)規(guī)格f-編號(hào)規(guī)格編號(hào)規(guī)格編號(hào)規(guī)格</RI51KR5360U1555LED綠R2150KR6.360U24024LED黃;R33KC1103U374LS00JIR4360C2104LED紅Q9013八,PCB版制作多層PCB是有三層或三層以上導(dǎo)電圖形和絕緣材料層壓合

17、成的印制板。它實(shí)際上是使用數(shù)片雙面板，并在每層板間放進(jìn)一層絕緣層后粘牢（壓合）而成.它的G廣飛二1*.。小"：即，干赳一¥耳/產(chǎn)門：公grrfsr產(chǎn)；二，木丁盟人%禧*產(chǎn)個(gè)？Vs/爐y一嘮、f層數(shù)通常都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩ZI O* 8r V° < |*D ； ；" C P r O，J>3* * P .Eq從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)可以做到近100層的PCB板，但目前計(jì)算機(jī)的主機(jī)板都是48層的結(jié)構(gòu).多層印制板一般采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層壓板。為了提高金屬化孔的可靠性,應(yīng)盡量選用耐高溫的、基板尺寸穩(wěn)定性好的特別是厚度方向熱膨脹系數(shù)較小的，且與銅鍍層熱

18、膨脹系數(shù)基本匹配的新型材料。制作多層印制板，先用銅箔蝕刻法做出內(nèi)層導(dǎo)線圖形，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求，把幾張內(nèi)層導(dǎo)線圖形重疊，放在專用的多層壓機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)熱壓、粘合工序，就制I-成了具有內(nèi)層導(dǎo)電圖形的覆銅箔的層壓板,以后加工工序與雙面孔金屬化印制板的制造工序基本相同.九.焊接與調(diào)試認(rèn)真焊接，按照印刷版上的器件編號(hào)找到相應(yīng)的原件，按以下順序焊接：電阻、IC座、瓷片電容、發(fā)光二極管，接口焊接過(guò)程中注意以下問(wèn)題:<1>各發(fā)光二極管極。三極管上對(duì)應(yīng)的氣”“b”“C”v：,°F0飛。備l叩.,“萬(wàn).,士此要注意其方位，自己<2>集成塊的腳在印刷版上的對(duì)應(yīng)位置;a：.一o3：0OhVa933t.1<3>J1要與前續(xù)電路的輸入輸出電源接口方向相一致,觀察各焊點(diǎn)，檢查有無(wú)短路現(xiàn)象和虛焊現(xiàn)象.認(rèn)真測(cè)量，在觀察所焊接的電路板處于正常狀態(tài)后，將5V電源接入J1接口觀察。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì):十,體會(huì)通過(guò)此次電路時(shí)間課程設(shè)計(jì)交通燈的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對(duì)數(shù)電課程的理解，對(duì)應(yīng)用有了一定的認(rèn)識(shí)，提高了綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，及解決問(wèn)題的能