交通指示燈課程設計

1、<p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　課程名稱： </p><p>　　設計題目： </p><p>　　院 系： </p><p>　　學生姓名：

2、 </p><p>　　學 號： </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　201 年 月 日 <

3、/p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p><b>　　交通指示燈</b></p><p>　　摘 要：設計制作一個十字路口交通指示燈簡易控制電路，紅燈亮表示停止，綠燈亮表示通行，通行和停止時間各為30秒，通行和停止時間用數(shù)碼管顯示，采用倒計時方式。脈沖信號用555定時器構成的多諧振蕩電路來產生的。74LS192可逆十進制計數(shù)器

4、的減法功能和74LS47譯碼器構成譯碼電路來實現(xiàn)電路的減法計數(shù)。兩個共陽極數(shù)碼管來顯示譯碼電路實現(xiàn)的減法計數(shù)。74LS74正沿觸發(fā)雙D型觸發(fā)器實現(xiàn)交通燈的交替變換。兩組發(fā)光二極管來顯示紅綠燈的變化，整個電路采用5伏電源供電。利用Multisim 對設計的電路進行仿真，可以得到交通指示燈控制電路。</p><p>　　關鍵詞：555定時器；譯碼器；計數(shù)器；電路仿真</p><p><b

5、>　　目 錄</b></p><p>　　1. 設計背景……………………………………………………………………1</p><p>　　1.1社會背景……………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 專業(yè)背景…………………………………………………………………1</p><p>　　2. 設

6、計方案……………………………………………………………………1</p><p>　　2.1任務分析……………………………………………………………………1</p><p>　　2.2方案論證……………………………………………………………………1</p><p>　　3. 方案實施……………………………………………………………………2</p><p&g

7、t;　　3.1原理圖設計…………………………………………………………………2</p><p>　　3.2電路仿真……………………………………………………………………4</p><p>　　3.3 PCB制作……………………………………………………………………5</p><p>　　3.4安裝與調試…………………………………………………………………6</p>

8、;<p>　　4. 結果與結論 …………………………………………………………………6</p><p>　　5. 收獲與致謝…………………………………………………………………6</p><p>　　6. 參考文獻……………………………………………………………………7</p><p>　　7. 附 件………………………………………………………………………

9、7</p><p>　　7.1電路原理圖…………………………………………………………………7</p><p>　　7.2 PCB布線圖……………………………………………………………8</p><p>　　7.3 元器件清單………………………………………………………………9</p><p><b>　　1. 設計背景</b>

10、;</p><p><b>　　1.1社會背景</b></p><p>　　隨著“數(shù)字化”的浪潮席卷幾乎一切領域。由于電子產品更新的快，新產品開發(fā)速度日新月異 ，所以對數(shù)字電子技術的設計提出了更高的要求，促進了數(shù)字化的飛速發(fā)展。數(shù)字電路的設計過程和方法也在不斷的發(fā)展和完善。</p><p>　　通過這次課程設計主要是：了解基本的數(shù)字電路知識，學

11、習基本的集成元件的連接方法，以掌握電子設計的基礎知識，并且運用這些知識設計交通指示燈電路。了解基本的集成芯片并且運用之以根據(jù)要求設計交通指示燈電路。</p><p><b>　　1.2專業(yè)背景</b></p><p>　　電氣工程及其自動化專業(yè)是電氣信息領域的一門新興學科，它的觸角伸向各行各業(yè)，小到一個開關的設計，大到宇航飛機的研究，都有它的身影，已經成為高新技術產業(yè)

12、的重要組成部分，廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、國防等領域，在國民經濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。專業(yè)體現(xiàn)了強弱電結合、電工電子技術相結合、軟件與硬件相結合，具有交叉學科的性質，電力、電子、控制、計算機多學科綜合，使畢業(yè)生具有較強的適應能力，是“寬口徑”專業(yè)。還有現(xiàn)在我們學校正處在發(fā)展過程中，有著很強的生命力和活力。為了使學生能夠適應當今時代的發(fā)展，在學校的大力支持和系里老師的領導下開展了這次數(shù)電課程設計，從而培養(yǎng)我們的獨立分析，處理解決問題的能力

13、，加強學生之間的團結。</p><p><b>　　2. 設計方案</b></p><p><b>　　2.1 任務分析</b></p><p>　　根據(jù)課程設計要求，分析可知，555定時器產生矩形脈沖，用計數(shù)器和譯碼器實現(xiàn)置數(shù)，控制數(shù)碼管進行倒計時工作，用D觸發(fā)器來實現(xiàn)紅綠燈的變化。</p><p&g

14、t;<b>　　2.2 方案論證</b></p><p>　　第一，脈沖的產生。由555定時器、2個電阻和2個電容一起構成的周期為一秒的時鐘周期發(fā)生器，為電路提供時鐘信號。</p><p>　　第二，計數(shù)的實現(xiàn)。采用74LS192實現(xiàn)，脈沖信號接入74LS192的倒計時控制端CNT DWM端，讓其實現(xiàn)倒計時功能。第二部分倒計時控制電路需要用到兩片74LS192，接入脈

15、沖信號的74LS192的預置數(shù)為0000，由該芯片的借位輸出端TC DWN控制第二片74LS192（該芯片的預置數(shù)為0011）的倒計時控制端，用于實現(xiàn)當個位由九變?yōu)榱銜r，十位數(shù)值減少一，從而實現(xiàn)倒計時30秒的功能。第二部分的兩個芯片的預置數(shù)控制端和預置數(shù)為0011的芯片的借位輸出端連在一起，用于實現(xiàn)每倒計時30秒后，兩個芯片返回為預置數(shù)，即重新從30秒開始倒計時。</p><p>　　第三，譯碼顯示部分。由兩片7

16、4LS47實現(xiàn)譯碼功能，再由兩個七段共陽極數(shù)碼管實現(xiàn)顯示輸出功能。</p><p>　　第四，紅綠燈交替顯示。由預置數(shù)為0011的74LS192的借位輸出端TC DWN作為此芯片的輸入控制端，該部分的基本部分為由D觸發(fā)器構成的T觸發(fā)器，每倒計時30秒后其輸出狀態(tài)翻轉一次，接在兩個輸出端紅綠燈翻轉一次。</p><p>　　由以上四個基本部分構成的電路即可實現(xiàn)交通燈設計要求。</p&g

17、t;<p><b>　　3. 方案實施</b></p><p><b>　　3.1 原理圖設計</b></p><p>　　第一、時鐘電路設計。 </p><p>　　555多諧自激振蕩集成電路制成，與兩個48千歐電阻和一個10uf電容還有一個0.01uf電容一起構成周期為一秒的時鐘周期發(fā)生器，為電路提供時鐘

18、信號，支持整個電路的工作。555定時器的引腳圖如1圖所示，用555定時器接成的多諧振蕩器如圖2所示。</p><p>　　圖1 555定時器的引腳圖</p><p>　　圖2 用555定時器接成的多諧振蕩器 </p><p><b>　　第二、顯示電路設計</b></p><p>　　由74LS192N計數(shù)器和74L

19、S47N譯碼器組成,用以驅動數(shù)碼管正常工作，其中可逆計數(shù)器用減法的，并且在時鐘電路的控制下讓數(shù)碼管工作，進行倒計時。我們將振蕩電路所產生的周期性脈沖信號接入計數(shù)器的14引腳從而實現(xiàn)計數(shù)器的減法功能，再將計數(shù)器與譯碼器連接起來最終構成部分，再將信號接入數(shù)碼管，使數(shù)碼管顯示倒計時。顯示電路如下圖3所示。</p><p>　　其中74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列

20、及邏輯符號如下圖4、圖5所示。</p><p><b>　　圖3 顯示電路圖</b></p><p>　　圖4 74LS192引腳排列圖</p><p>　　圖5 74LS192邏輯符號圖</p><p>　　圖中：為置數(shù)端，為加計數(shù)端，為減計數(shù)端，為非同步進位輸出端，為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計

21、數(shù)器輸入端，為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端</p><p>　　表1 74LS192功能表</p><p><b>　　3.2 電路仿真</b></p><p>　　在各單元電路設計的基礎上，按照總體電路圖在仿真軟件Multisim上選擇芯片并進行連接，然后啟動開關觀察。將電路在Multisim上連接好后，為各個電阻和電容選取適

22、當值，然后打開Multisim的開關，根據(jù)紅綠燈亮滅情況及示倒計時裝置情況判斷電路是否正常。通過仿真，我們的電路原理圖無誤。</p><p><b>　　圖6 仿真圖</b></p><p>　　3.3 PCB制作</p><p>　　在布線前要在Altium Designer中完成對電路圖個元件的封裝。在封裝時，要注意，因為對于同一個元件

23、可能又多種封裝方式。封裝時根據(jù)所給元件的類型選擇合適的封裝對各個元件進行封裝。封裝完成后，把原理圖導入PCB板。導入PCB板后，再對元件的位置重新手動擺放，使盡量少的線重疊，以減少布線時的跳線出現(xiàn)。按照要求采用電源閑和地線要求采用0.8mm或是0.6mm,如果從兩個焊盤中間穿過時用0.4mm或0.3mm。信號線采用0.5mm，如果從兩個焊盤中間穿過時用0.4mm或0.3mm。焊盤的內徑用0.8mm或0.85mm。外徑根據(jù)需要進行修改，一

24、般為X方向1.6 mm，Y方向2.0mm，或是X方向2.0 mm，Y方向1.6mm。合理布線，在盡量少的采用跳線下應整齊美觀。至此完成了PCB的制作。</p><p><b>　　3.4 安裝與調試</b></p><p>　　在電路的安裝過程中注意元器件特別是發(fā)光二極管是否接反，電路焊制過程中焊錫千萬不要與銅融合以防止短路，電路完成安裝后，進行第一次調試，發(fā)現(xiàn)電路工

25、作不理想，仔細檢查后發(fā)現(xiàn)電路中存在斷路，用跳線把斷開處焊接好之后，用萬用表測時后發(fā)現(xiàn)電路斷開處正常工作。進行第二次調試，發(fā)現(xiàn)電路不穩(wěn)定，用萬用表調試后發(fā)現(xiàn)電路中存在短路。認為是銅和焊錫的少量融合，于是吸錫后重新焊接，進行調試后發(fā)現(xiàn)問題得到解決，第三次調試時發(fā)現(xiàn)，電路顯示模塊不工作，進行若干次修改，問題仍沒得到解決。</p><p><b>　　4. 結果與結論</b></p>

26、<p>　　將弄好的PCB版圖進行元器件的排放，在盡量少用跳線的指導下進行布線工作，最終做出下面的圖。再根據(jù)做好的PCB圖來進行制板工作，最終制成一塊合適的電路板。再在所做的電路板上進行元器件的焊接工作，焊接完后進行</p><p>　　電路的檢查，看所焊電路板電路是否正常工作。最后加上5v電壓后，電路顯示模塊不工作，進行若干次修改，問題仍沒得到解決。</p><p><b

27、>　　5. 收獲與致謝</b></p><p>　　這次為期兩個星期的數(shù)字電路實習，讓我受益匪淺。不僅讓我更好的熟悉和使用Altium Designer軟件，更加深了我對數(shù)字電路原理的理解。另外，我更切身體驗到做事與做學問的區(qū)別，團隊團結一致共同克服困難的氛圍和做實驗要嚴謹?shù)臏蕜t讓我對以后的工作學習有了新的展望。這次課程設計我深刻意識到細心的重要性。也許是第一次做數(shù)電課程設計，難免會遇到各種各樣

28、的問題，而且我深刻的認識到在設計的過程中自己的不足之處，對以前所學過的知識認識得不夠深刻，掌握得不夠牢固，理解的不夠透徹?？傮w來說,這次實習使我受益匪淺。在摸索該如何設計程序使之實現(xiàn)所需功能的過程,培養(yǎng)了我的設計思維, 增強了實際操作能力。如果不能認真謹慎的工作，我們的設計不會達到預期的效果。還有不論遇到什么困難，不要對自己失去信心。在以后我要更加努力學習，培養(yǎng)自己獨立思考的能力，彌補自身的不足，提高自己的綜合素質。</p>

29、<p>　　這次設計過程中我要感謝李立老師，李淇老師，姚璉老師的耐心指導以及在設計中給出的寶貴建議和意見，教會我對Altium Designer和Multisim的使用，以及搭檔在設計原理圖中所做的幫助，我再次表示深深的感謝！</p><p><b>　　6. 參考文獻</b></p><p>　　[1] 童詩白.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出

30、版社，2005. </p><p>　　[2] 臧春華.電子線路設計與應用[M].北京：高等教育出版社，2005.</p><p>　　[3] 邱關源，羅先覺.電路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[4] 閻 石.數(shù)字電子技術（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.</p><p>　　[5]

31、張陽天，韓異凡.Protel DXP電路設計[M].北京：高等教育出版社，2005.</p><p><b>　　7. 附件</b></p><p><b>　　7.1 電路原理圖</b></p><p>　　電路原理圖如圖7所示。</p><p><b>　　圖7 電路原理圖</

32、b></p><p>　　7.2 PCB布線圖</p><p>　　PCB布線圖如圖8所示。</p><p>　　圖8 PCB布線圖</p><p><b>　　7.3 元器件清單</b></p><p>　　元器件清單如表2所示。</p><p><b>