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1、成績(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）題目： 交通指示燈電路 課程名稱(chēng)： 數(shù)字電子技術(shù) 學(xué) 院： 電子信息與電氣工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 2014年 6月 6日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)設(shè)計(jì)題目交通燈指示電路學(xué)生姓名所在學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)、年級(jí)、班電子信息工程2012級(jí)1班設(shè)計(jì)要求：1、設(shè)計(jì)制作一個(gè)十字路口交通指示燈簡(jiǎn)易控制電路；2、紅燈亮表示停止，綠燈亮表示通行，通行和停止時(shí)間各為30秒；3、通行和停止時(shí)間用數(shù)碼管顯示，采用倒計(jì)時(shí)方式。主要元件：555定時(shí)器、74LS192、74LS47、共陽(yáng)極數(shù)碼管、74LS74學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù)：完成交通指示燈電路設(shè)計(jì)，利用Multisim軟件進(jìn)行電路功能仿真
2、，利用Altium Designer軟件繪制電路原理圖，設(shè)計(jì)制作電路的PCB板，對(duì)電路進(jìn)行安裝、調(diào)試，并提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。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. 2 臧春華.電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京:高等教育出版社，2005.3 邱關(guān)源，羅先覺(jué).電路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.4 秦長(zhǎng)海，張?zhí)禊i，翟亞芳.數(shù)字電子技術(shù)M.北京：北京大學(xué)出版社，2012.5 谷樹(shù)忠.Altium Designer教程-原理圖、PCB設(shè)計(jì)與仿真M.北京：電子工業(yè)出版社，2010.工作計(jì)劃：5月26日5月27日，利用Multisim軟件完成電路功能仿真；5月28
3、日5月30日利用Altium Designer軟件完成電路原理圖設(shè)計(jì)和PCB板設(shè)計(jì)；6月3日6月5日完成PCB板制作、電路安裝與調(diào)試工作；6月6日，提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。任務(wù)下達(dá)日期： 2014年 5 月 26 日任務(wù)下達(dá)日期： 2014年 6 月 6 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）：（交通指示燈電路）摘 要：設(shè)計(jì)了一個(gè)交通指示燈電路，該電路可以實(shí)現(xiàn)控制十字路口交通通行功能。該電路主要由555定時(shí)器、74LS192、74LS47、共陽(yáng)極數(shù)碼管，74LS74構(gòu)成，其中倒計(jì)時(shí)電路用555定時(shí)器、74LS192、74LS47、器件實(shí)現(xiàn)，數(shù)字顯示及紅綠燈指示由共陽(yáng)極數(shù)碼管和發(fā)光二極管電路實(shí)現(xiàn)。經(jīng)Mu
4、ltisim仿真測(cè)試，該電路可以實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈指示功能功能。利用Altium Designer軟件對(duì)電路進(jìn)行了原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)，并對(duì)電路進(jìn)行了安裝和調(diào)試，調(diào)試結(jié)果與理想期待結(jié)果相符合。關(guān)鍵詞：74LS192、74LS47、共陽(yáng)極數(shù)碼管，74LS74；555定時(shí)器；電路仿真；PCB設(shè)計(jì)目 錄1.設(shè)計(jì)背景41.1簡(jiǎn)述41.2系統(tǒng)概述41.3單元電路設(shè)計(jì)與分析52.設(shè)計(jì)方案62.1基本要求62.2設(shè)計(jì)任務(wù)73.方案實(shí)施73.1設(shè)計(jì)電路原理圖73.2利用MuLtisim軟件進(jìn)行仿真93.3利用AltiumDesigner軟件制作PCB電路圖104. 結(jié)果與結(jié)論124.1結(jié)果124.2討論12
5、5.收獲與致謝126.參考文獻(xiàn)137.附件13。1. 設(shè)計(jì)背景 本課題是設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制電路，通過(guò)本設(shè)計(jì)了解掌握交號(hào)燈控制電路的工作原理，進(jìn)而研究電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)方法。通過(guò)對(duì)交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試，熟練掌握各種電子測(cè)量?jī)x器、儀表的正確使用方法，熟悉掌握數(shù)字邏輯電路原理及各類(lèi)型數(shù)字單元電路的工作原理、電路形式、調(diào)試方法、整機(jī)電路統(tǒng)調(diào)技巧等方面知識(shí)；同時(shí)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果的理論分析，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的工作能力，對(duì)加強(qiáng)數(shù)字邏輯電路原理與技術(shù)方法的掌握，得到全面的、系統(tǒng)的訓(xùn)練，為今后從事本專(zhuān)業(yè)工作奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。 1.1簡(jiǎn)述 隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，在大城市中，路上的車(chē)輛越來(lái)
6、越多，道路越來(lái)越擁擠，特別是十字路口交通問(wèn)題很?chē)?yán)重，為了解決這種十字路口交通堵塞的問(wèn)題，我們現(xiàn)在就在十字路口安裝了交通指示燈。有了交通燈，人們外出出行的安全有了很大的保證。 1.2系統(tǒng)概述 數(shù)字電路系統(tǒng)一般包括輸入電路、控制電路、輸出電路、時(shí)鐘電路和電源等。輸入電路主要作用是將被控信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其形式包括各種輸入接口電路。比如數(shù)字頻率計(jì)中，通過(guò)輸入電路對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大、整形，得到數(shù)字電路可以處理的數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)則需要通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行處理。在設(shè)計(jì)輸入電路時(shí)，必須首先了解輸入信號(hào)的性質(zhì)，接口的條件，以設(shè)計(jì)合適的輸入接口電路。 數(shù)字電路是用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)
7、運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路，又叫數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運(yùn)算和邏輯處理功能，所以又稱(chēng)數(shù)字邏輯電路?，F(xiàn)代的數(shù)字電路由半導(dǎo)體工藝制成的若干數(shù)字集成器件構(gòu)造而成。邏輯門(mén)是數(shù)字邏輯電路的基本單元。存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)二值數(shù)據(jù)的數(shù)字電路。從整體上看，數(shù)字電路可以分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類(lèi)。（1）交通信號(hào)燈基本原理及設(shè)計(jì)方法要實(shí)現(xiàn)上述交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制，則要求控制電路由時(shí)秒脈沖發(fā)生器、主控制器、倒計(jì)數(shù)器、數(shù)字顯示譯碼器幾部分組成。A、秒脈沖發(fā)生器：脈沖信號(hào)發(fā)生器用的是555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器振蕩頻率為：f=1.43/(R1+2R2)C；B、主控制器：燈亮的轉(zhuǎn)換由主控制器控制，由于一個(gè)周期為30秒 C、
8、 倒計(jì)數(shù)器：由分析得知，主干道上的綠燈一次亮30秒，紅燈一次亮30秒則設(shè)計(jì)兩個(gè)倒計(jì)數(shù)器，由30開(kāi)始倒計(jì)數(shù)；D、數(shù)字顯示譯碼器：該電路主要使倒計(jì)數(shù)器上的二進(jìn)制數(shù)經(jīng)過(guò)譯碼顯示出來(lái)，且當(dāng)紅燈不亮?xí)r對(duì)應(yīng)的顯示器顯示置數(shù)。1.3單元電路設(shè)計(jì)與分析（1）秒脈沖發(fā)生器1、利用555定時(shí)器為主組成多諧振蕩器，輸出1Hz的矩型方波，實(shí)現(xiàn)脈沖電路功能。2、555定時(shí)器的原理圖如圖及引腳圖如圖所示：（2）設(shè)計(jì)思路考慮脈沖精度，先555定時(shí)器為主組成多諧振蕩器，輸出1KHz的矩型方波，再通過(guò)二片74LS192實(shí)現(xiàn)三次十分頻從而得到秒脈沖。 1、 1KHZ的矩形方波設(shè)計(jì)電容C1上的充電時(shí)間： T1=(R1+R2)CLn
9、2 電容C1上的放電時(shí)間： T2=R2Cln2輸出矩形波的周期： T=T1+T2振蕩頻率： f=1/T=1.44/(R1+2R2)C 通過(guò)計(jì)算可以設(shè)：C=10nF R1=51KR2=48K（3）、秒脈沖波形檢測(cè)如圖72.設(shè)計(jì)方案2.1基本要求（1），設(shè)計(jì)制作一個(gè)十字路口交通指示燈簡(jiǎn)易控制電路；（2），紅燈亮表示停止，綠燈亮表示通行，通行和停止時(shí)間各為30秒；（3），通行和停止時(shí)間用數(shù)碼管顯示，采用倒計(jì)時(shí)方式2.2設(shè)計(jì)任務(wù)（1），根據(jù)設(shè)計(jì)指示及要求選擇電路形式，畫(huà)出原理電路圖 （2），選擇原器件型號(hào)及參數(shù),并列出器件清單。 （3）在制作好的電路板上焊接元件，并完成電路的測(cè)試與調(diào)整，使有關(guān)指示達(dá)到
10、設(shè)計(jì)要求。3. 方案實(shí)施3.1實(shí)驗(yàn)原理圖1.時(shí)鐘脈沖電路555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，在這里，用R1=47K,R2=51K,C1=10uf,C2=100nf一起構(gòu)成時(shí)鐘周期發(fā)生器，為電路提供時(shí)鐘信號(hào)，下圖是555定時(shí)器接成的多諧振蕩器。2.計(jì)時(shí)電路 在這個(gè)設(shè)計(jì)中的計(jì)時(shí)電路是由兩片74LS192組成的電路實(shí)現(xiàn)的，一片實(shí)現(xiàn)0到9，一片實(shí)現(xiàn)0到3。接入脈沖信號(hào)的74LS192的預(yù)置數(shù)為0000，由該芯片的借位輸出端TC DWN控制第二片74LS192的倒計(jì)時(shí)控制端，用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)個(gè)位由九變?yōu)榱銜r(shí)，十位數(shù)值減少一，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)30秒的功能。3. 譯碼顯示電路 用兩片74LS47和兩個(gè)共陽(yáng)極數(shù)碼管構(gòu)成譯碼顯示電
11、路。74LS47是BCD-7段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，74LS47的功能用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字,通過(guò)它解碼，可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字。74LS47為低電平作用。譯碼器的3、4、5引腳接高電平，保證其輸入輸出有效。輸入端接計(jì)時(shí)電路的輸出端，輸出端接共陽(yáng)極數(shù)碼管的輸入端。下圖為譯碼顯示電路4.電路整體原理圖3.2利用Multisim軟件仿真電路圖在各單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，用Multisim軟件把各單元電路連接起來(lái)，畫(huà)出符合的系統(tǒng)整體邏輯電路圖，為各個(gè)電阻電容選取適當(dāng)?shù)闹?。電路設(shè)計(jì)完成后，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)觀察，根據(jù)紅綠燈亮滅和倒計(jì)時(shí)裝置情況判斷電路是否正常。仿真電路圖如下。3.3利用A
12、ltiumDesigner軟件制作PCB電路圖。 在原理圖設(shè)計(jì)無(wú)誤的情況下，通過(guò)AltiumDesigner軟件進(jìn)項(xiàng)PCB板的設(shè)計(jì)。在布線前要完成對(duì)電路圖各元件的封裝。在封裝時(shí)，要注意，因?yàn)閷?duì)于同一個(gè)元件可能又多種封裝方式。封裝時(shí)根據(jù)所給元件的類(lèi)型選擇合適的封裝對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行封裝。封裝完成后，把原理圖導(dǎo)入PCB板。導(dǎo)入PCB板后，再對(duì)元件的位置重新手動(dòng)擺放，使盡量少的線重疊，以減少布線時(shí)的跳線出現(xiàn)。 得到的可調(diào)延時(shí)電路PCB板如下圖所示：4. 結(jié)果與結(jié)論4.1結(jié)果 從選課題開(kāi)始，到寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，整個(gè)過(guò)程充滿(mǎn)了挑戰(zhàn)與困難，我利用一切可以利用的資源，如圖書(shū)館資料，互聯(lián)網(wǎng)資料，不斷的摸索，不斷的克服
13、，利用multisim成功的模擬出了交通信號(hào)燈控制器這一課題。但是在設(shè)計(jì)模擬過(guò)程中，并不是一帆風(fēng)順的，我遇到了一些問(wèn)題，比如剛開(kāi)始數(shù)碼管都亮不起啦(加電阻限流);再到十進(jìn)制減計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)中出現(xiàn)11-00-09的問(wèn)題而不是11-10-09（級(jí)聯(lián)錯(cuò)誤），且用多種芯片都不能很好實(shí)現(xiàn)置數(shù)功能(運(yùn)用異步置數(shù)知識(shí)解決)；在總電路圖中出現(xiàn)綠燈在一周期中兩次置數(shù)等等問(wèn)題，但通過(guò)自己查閱資料、多次調(diào)試、詢(xún)問(wèn)老師等多種途徑得以就解決。因此我總結(jié)出，以后設(shè)計(jì)電路時(shí)不但要考慮其合理性，還要考慮可行性。復(fù)雜電路可先通過(guò)模塊設(shè)計(jì)再綜合。4.2討論：課程設(shè)計(jì)目的1、鞏固加深對(duì)電子線路的基本知識(shí)，提高綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力；
14、2、培養(yǎng)學(xué)生查閱參考文獻(xiàn)，獨(dú)立思考、設(shè)計(jì)、鉆研專(zhuān)業(yè)知識(shí)相關(guān)問(wèn)題的能力；3、通過(guò)實(shí)際制作安裝電子線路，學(xué)會(huì)單元電路以及整機(jī)電路的調(diào)試與分析方法；4、掌握相關(guān)電子線路工程技術(shù)規(guī)范以及常規(guī)電子元器件的性能技術(shù)指標(biāo)；5、了解電氣圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及電氣制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并利用電子multisim正確繪制電路圖；6、培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)與科學(xué)態(tài)度，建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ碳夹g(shù)觀念；7、培養(yǎng)工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計(jì)能力。5. 收獲與致謝通過(guò)這兩周電子課程設(shè)計(jì)，讓我深深體會(huì)到理論與實(shí)際結(jié)合有較大挑戰(zhàn)，但通過(guò)自己的努力我們是可以克服這種挑戰(zhàn)的。以前用筆解決這些問(wèn)題，現(xiàn)在是真正的模擬這些問(wèn)題，真正的思考這些問(wèn)題，在這學(xué)習(xí)
15、期間能讓我們的基礎(chǔ)知識(shí)能夠掌握的更加牢固。亦對(duì)我們今后學(xué)習(xí)生活有重大幫助建議：對(duì)于以后需要做這些設(shè)計(jì)的同學(xué)最好自己先有個(gè)整體思路，然后再進(jìn)行分模塊設(shè)計(jì)及仿真。 在本次的課程設(shè)計(jì)中指導(dǎo)老師給與了我們很大的幫助，耐心為我們解答課程中我們所遇到的不懂問(wèn)題，在此向我們的指導(dǎo)老師表示感謝。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. 2 臧春華.電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京:高等教育出版社，2005.3 邱關(guān)源，羅先覺(jué).電路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.4 秦長(zhǎng)海，張?zhí)禊i，翟亞芳.數(shù)字電子技術(shù)M.北京：北京大學(xué)出版社，2012.5 谷樹(shù)忠.Altium D
16、esigner教程-原理圖、PCB設(shè)計(jì)與仿真M.北京：電子工業(yè)出版社，2010. 7.附件 7.1 器件清單 1.555定時(shí)器 1片 2.74LS192N 2片3.共陽(yáng)極數(shù)碼管2片 4.74LS472片 5.74LS742片 6.電阻 6個(gè) 7.電容 2個(gè) 8.發(fā)光二極管4個(gè)(2紅，2綠） 7.2 PCB電路圖7.3實(shí)物圖 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)： ，占總成績(jī)比例： 40 課程設(shè)計(jì)其它環(huán)節(jié)成績(jī)：環(huán)節(jié)名稱(chēng)： 原理設(shè)計(jì) ，成績(jī)： ，占總成績(jī)比例： 20 環(huán)節(jié)名稱(chēng)： PCB設(shè)計(jì) ，成績(jī)： ，占總成績(jī)比例： 20 環(huán)節(jié)名稱(chēng)： 安裝調(diào)試 ，成績(jī)： ，占總成績(jī)比例： 20 總 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：年 月 日本次課程設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人意見(jiàn)：負(fù)責(zé)人簽字：年 月 日
電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-- 交通指示燈電路
