电子技术课程设计-- 交通指示灯电路

《电子技术课程设计-- 交通指示灯电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术课程设计-- 交通指示灯电路（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、成绩 课程设计说明书（论文） 题目： 交通指示灯电路 课程名称： 数字电子技术 学 院： 电子信息与电气工程学院 学生姓名： 2014年 6月 6日 课 程 设 计 任 务 书 设计题目 交通灯指示电路 学生姓名 所在学院 电子信息与电气工程学院 专业、年级、班 电子信息工程2012级1班 设计要求： 1、设计制作一个十字路口交通指示灯简易控制电路； 2、红灯亮表示停止，绿灯亮表示通行，通行和停止时间各为30秒； 3、通行和停止时间用数码管显示，采用倒计时方式。 主要元件：555

2、定时器、74LS192、74LS47、共阳极数码管、74LS74 学生应完成的任务： 完成交通指示灯电路设计，利用Multisim软件进行电路功能仿真，利用Altium Designer软件绘制电路原理图，设计制作电路的PCB板，对电路进行安装、调试，并提交课程设计报告。 参考文献： [1] 童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005. [2] 臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:高等教育出版社，2005. [3] 邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006. [4] 秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术[M].北京：北

3、京大学出版社，2012. [5] 谷树忠.Altium Designer教程-原理图、PCB设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2010. 工作计划： 5月26日—5月27日，利用Multisim软件完成电路功能仿真；5月28日—5月30日利用Altium Designer软件完成电路原理图设计和PCB板设计；6月3日—6月5日完成PCB板制作、电路安装与调试工作；6月6日，提交课程设计报告。 任务下达日期： 2014年 5 月 26 日 任务下达日期： 2014年 6 月 6 日 指导教师

4、（签名）： 学生（签名）： （交通指示灯电路） 摘 要：设计了一个交通指示灯电路，该电路可以实现控制十字路口交通通行功能。该电路主要由555定时器、74LS192、74LS47、共阳极数码管，74LS74构成，其中倒计时电路用555定时器、74LS192、74LS47、器件实现，数字显示及红绿灯指示由共阳极数码管和发光二极管电路实现。经Multisim仿真测试，该电路可以实现十字路口交通灯指示功能功能。利用Altium Designer软件对电路进行了原理图设计和PCB设计，并对电路进行了安装和调试，调试结果与理想期待结果相符合。 关键词：74LS192、74LS4

5、7、共阳极数码管，74LS74；555定时器；电路仿真；PCB设计 目 录 1.设计背景……………………………………………………………4 1.1简述………………………………………………………………4 1.2系统概述…………………………………………………………4 1.3单元电路设计与分析………………………………………………5 2.设计方案……………………………………………………………6 2.1基本要求…………………………………………………………6 2.2设计任务…………………………………………………………7 3.方案实施……………………………………………………………7

6、3.1设计电路原理图…………………………………………………7 3.2利用MuLtisim软件进行仿真……………………………………9 3.3 利用AltiumDesigner软件制作PCB电路图……………………10 4. 结果与结论………………………………………………………12 4.1结果………………………………………………………………12 4.2讨论………………………………………………………………12 5.收获与致谢…………………………………………………………12 6.参考文献……………………………………………………………13 7.附件………………………………………………………

7、…………13 。 1. 设计背景 本课题是设计一个交通信号灯控制电路，通过本设计了解掌握交号灯控制电路的工作原理，进而研究电子产品设计的技术方法。 通过对交通信号灯控制电路的设计、安装与调试，熟练掌握各种电子测量仪器、仪表的正确使用方法，熟悉掌握数字逻辑电路原理及各类型数字单元电路的工作原理、电路形式、调试方法、整机电路统调技巧等方面知识；同时，通过对系统设计结果的理论分析，加强理论联系实际的工作能力，对加强数字逻辑电路原理与技术方法的掌握，得到全面的、系统的训练，为今后从事本专业工作奠定坚实的技术基础。 1.1简述 随着社会的发展与进步，在大城市中，路上

8、的车辆越来越多，道路越来越拥挤，特别是十字路口交通问题很严重，为了解决这种十字路口交通堵塞的问题，我们现在就在十字路口安装了交通指示灯。有了交通灯，人们外出出行的安全有了很大的保证。 1.2系统概述 数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。 比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。 数

9、字电路是用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路，又叫数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二值数据的数字电路。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。 （1）交通信号灯基本原理及设计方法 要实现上述交通信号灯的自动控制，则要求控制电路由时秒脉冲发生器、主控制器、倒计数器、数字显示译码器几部分组成。 A、秒脉冲发生器：脉冲信号发生器用的是555定时器构成多谐振荡器振荡频率为： f=1.43/(R1+2R2)C； B、主控

10、制器：灯亮的转换由主控制器控制，由于一个周期为30秒 C、 倒计数器：由分析得知，主干道上的绿灯一次亮30秒，红灯一次亮30秒则设计两个倒计数器，由30开始倒计数； D、数字显示译码器：该电路主要使倒计数器上的二进制数经过译码显示出来，且当红灯不亮时对应的显示器显示置数。 1.3单元电路设计与分析 （1）秒脉冲发生器 1、利用555定时器为主组成多谐振荡器，输出1Hz的矩型方波，实现脉冲电路功能。 2、555定时器的原理图如图及引脚图如图所示： （2）设计思路 考虑脉冲精度，先555定时器为主组成多谐振荡器，输出1KHz的矩型方波，再通过二片74LS192实现三次十分频从而

11、得到秒脉冲。 1、 1KHZ的矩形方波设计 电容C1上的充电时间： T1=(R1+R2)CLn2 电容C1上的放电时间： T2=R2Cln2 输出矩形波的周期： T=T1+T2 振荡频率： f=1/T=1.44/(R1+2R2)C 通过计算可以设：C=10nF R1=51KΩR2=48KΩ （3）、秒脉冲波形检测如图7 2.设计方案 2.1基本要求 （1），设计制作一个十字路口交通指示灯简易控制电路； （2），红灯亮表示停止，绿灯亮表示通行，通行和停止时间各为30秒； （3），通行和停止时间用数码管

12、显示，采用倒计时方式 2.2设计任务 （1），根据设计指示及要求选择电路形式，画出原理电路图 （2），选择原器件型号及参数,并列出器件清单。 （3）在制作好的电路板上焊接元件，并完成电路的测试与调整，使有关指示达到设计要求。 3. 方案实施 3.1实验原理图 1.时钟脉冲电路 555定时器构成多谐振荡器，在这里，用R1=47K,R2=51K,C1=10uf,C2=100nf一起构成时钟周期发生器，为电路提供时钟信号，下图是555定时器接成的多谐振荡器。 2.计时电路 在这个设计中的计时电路是由两片74LS192组成的电路实现的

13、，一片实现0到9，一片实现0到3。接入脉冲信号的74LS192的预置数为0000，由该芯片的借位输出端TC DWN控制第二片74LS192的倒计时控制端，用于实现当个位由九变为零时，十位数值减少一，实现倒计时30秒的功能。 3. 译码显示电路 用两片74LS47和两个共阳极数码管构成译码显示电路。74LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器，74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码，可以直接把数字转换为数码管的显示数字。74LS47为低电平作用。译码器的3、4、5引脚接高电平，保证其输入输出有效。输入端接计时电路的输出端，输出端接共阳极数码管的输入端。下图为译码

14、显示电路 4.电路整体原理图 3.2利用Multisim软件仿真电路图 在各单元电路设计的基础上，用Multisim软件把各单元电路连接起来，画出符合的系统整体逻辑电路图，为各个电阻电容选取适当的值。电路设计完成后，启动开关观察，根据红绿灯亮灭和倒计时装置情况判断电路是否正常。仿真电路图如下。 3.3利用AltiumDesigner软件制作PCB电路图。 在原理图设计无误的情况下，通过AltiumDesigner软件进项PCB板的设计。在布线前要完成对电路图各元件的封装。在封装时，要注意，因为对于同一个元件可能又多种封装方式。封装时根据所给元件的类型选择合适的封装对各个元件进行封装

15、。封装完成后，把原理图导入PCB板。导入PCB板后，再对元件的位置重新手动摆放，使尽量少的线重叠，以减少布线时的跳线出现。 得到的可调延时电路PCB板如下图所示： 4. 结果与结论 4.1结果 从选课题开始，到写出实验报告，整个过程充满了挑战与困难，我利用一切可以利用的资源，如图书馆资料，互联网资料，不断的摸索，不断的克服，利用multisim 成功的模拟出了交通信号灯控制器这一课题。 但是在设计模拟过程中，并不是一帆风顺的，我遇到了一些问题，比如刚开始数码管都亮不起啦(加电阻限流);再到十进制减计数器的设计中出现11-00-09的问题而不是11-10-09（级联错误

16、），且用多种芯片都不能很好实现置数功能(运用异步置数知识解决)；在总电路图中出现绿灯在一周期中两次置数等等问题，但通过自己查阅资料、多次调试、询问老师等多种途径得以就解决。因此我总结出，以后设计电路时不但要考虑其合理性，还要考虑可行性。复杂电路可先通过模块设计再综合。 4.2讨论：课程设计目的 1、巩固加深对电子线路的基本知识，提高综合运用专业知识的能力； 2、培养学生查阅参考文献，独立思考、设计、钻研专业知识相关问题的能力； 3、通过实际制作安装电子线路，学会单元电路以及整机电路的调试与分析方法； 4、掌握相关电子线路工程技术规范以及常规电子元器件的性能技术指标； 5、了解电气图

17、国家标准以及电气制图国家标准，并利用电子multisim正确绘制电路图； 6、培养严肃认真的工作作风与科学态度，建立严谨的工程技术观念； 7、培养工程实践能力、创新能力和综合设计能力。 5. 收获与致谢 通过这两周电子课程设计，让我深深体会到理论与实际结合有较大挑战，但通过自己的努力我们是可以克服这种挑战的。以前用笔解决这些问题，现在是真正的模拟这些问题，真正的思考这些问题，在这学习期间能让我们的基础知识能够掌握的更加牢固。亦对我们今后学习生活有重大帮助建议：对于以后需要做这些设计的同学最好自己先有个整体思路，然后再进行分模块设计及仿真。 在本次的课程设计中指导老师给与了我们

18、很大的帮助，耐心为我们解答课程中我们所遇到的不懂问题，在此向我们的指导老师表示感谢。 6. 参考文献 [1] 童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005. [2] 臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:高等教育出版社，2005. [3] 邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006. [4] 秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术[M].北京：北京大学出版社，2012. [5] 谷树忠.Altium Designer教程-原理图、PCB设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2010.. 7.附件

19、 7.1 器件清单 1.555定时器 1片 2.74LS192N 2片 3.共阳极数码管2片 4.74LS472片 5.74LS742片 6.电阻 6个 7.电容 2个 8.发光二极管4个(2红，2绿） 7.2 PCB电路图 7.3实物图 指导教师评语： 课程设计报告成绩： ，占总成绩比例： 40％ 课程设计其它环节成绩： 环节名称： 原理设计 ，成绩： ，占总成绩比例： 20％ 环节名称： PCB设计 ，成绩： ，占总成绩比例： 20％ 环节名称： 安装调试 ，成绩： ，占总成绩比例： 20％ 总 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 本次课程设计负责人意见： 负责人签字： 年 月 日