《數(shù)字電路》課程設(shè)計報告-交通信號燈課程設(shè)計報告

1、<p><b>　　2010級通信工程</b></p><p>　　《數(shù)字電路》課程設(shè)計報告</p><p>　　2012年11月06日</p><p>　　題目：交通燈控制電路</p><p>　設(shè)計題目交通燈控制電路</p><p>　姓名及學(xué)號</p><p&g

2、t;　學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院</p><p>　專業(yè)通信工程</p><p>　班級2010級4班</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 設(shè)計的要求1</b></p><p><b>

3、;　　1.1基本要求1</b></p><p><b>　　1.2提高要求1</b></p><p><b>　　2 設(shè)計任務(wù)1</b></p><p><b>　　3 實驗原理1</b></p><p><b>　　4 電路設(shè)計3</b&

4、gt;</p><p>　　4.1電路原理設(shè)計系統(tǒng)框圖3</p><p><b>　　4.2設(shè)計模塊4</b></p><p>　　4.2.1秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計4</p><p>　　4.2.2定時器的設(shè)計4</p><p>　　4.2.3控制器的設(shè)計5</p><p

5、>　　4.2.4譯碼器的設(shè)計6</p><p>　　4.3系統(tǒng)電路圖8</p><p>　　5 電路板的制作及焊接調(diào)試8</p><p>　　5.1 PCB圖的制作8</p><p>　　5.2 電路板的制作9</p><p>　　5.3 電路板的焊接和調(diào)試9</p><p>

6、<b>　　6 心得體會10</b></p><p><b>　　7 參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　8 鳴謝12</b></p><p><b>　　9 附錄13</b></p><p>　　9.1原件清單13</p&g

7、t;<p>　　9.2作品照片14</p><p>　　通信工程專業(yè)《數(shù)字電路》課程設(shè)計</p><p><b>　　交通燈控制電路設(shè)計</b></p><p><b>　　1 設(shè)計的要求</b></p><p><b>　　1.1基本要求</b></p&

8、gt;<p>　?。?）設(shè)計一個十字路口的交通燈控制電路，要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，每次通行時間都設(shè)為25秒；</p><p>　?。?）要求黃燈先亮5秒鐘，才能變換運(yùn)行車道；</p><p>　?。?）黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次。</p><p><b>　　1.2提高要求</b></p>

9、<p>　?。?）有急救車優(yōu)先通過功能。當(dāng)有急救車到達(dá)時，路口的信號燈全部變紅燈，以便急救車通過，急救車的通行時間為10秒，急救車過后，交通燈恢復(fù)先前狀態(tài)。</p><p>　?。?）交通燈在紅、綠燈交替點亮中，用兩個數(shù)碼管顯示點亮的燈還能持續(xù)的時間。 </p><p><b>　　2 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　（1）根據(jù)

10、設(shè)計指標(biāo)及要求選擇電路形式，畫出原理電路圖；</p><p>　?。?）選擇元器件型號及參數(shù)，并列出器件清單；</p><p>　　（3）利用protel99軟件仿真，畫出PCB圖，然后制作電路板；</p><p>　?。?）在制作好的電路板上焊接好元器件，并完成好電路的測試和調(diào)整，使有關(guān)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求；</p><p>　?。?）寫出設(shè)計

11、總結(jié)報告。</p><p><b>　　3 實驗原理</b></p><p>　　本次試驗課題是利用數(shù)字電路，交通燈的系統(tǒng)框圖如圖1：</p><p>　　圖1 交通燈系統(tǒng)框圖</p><p>　　TL：表示甲車道或乙車道綠燈亮的時間間隔為25秒，即車輛正常通行的時間間隔。定時時間到，TL＝1，否則，TL＝0。</

12、p><p>　　TY：表示黃燈亮的時間間隔為5秒。定時時間到，TY＝1，否則，TY＝0。</p><p>　　ST：表示定時器到了規(guī)定的時間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號。由它控制定時器開始下一個工作狀態(tài)的定時。</p><p>　　（1）甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時間隔TL時，控制器發(fā)出狀態(tài)信號ST，轉(zhuǎn)到下一工

13、作狀態(tài)?！　?lt;/p><p>　?。?）甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，乙車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時間間隔TY時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)?！　?lt;/p><p>　　（3）甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時間間隔TL時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工

14、作狀態(tài)。　　</p><p>　?。?）甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時間間隔TY時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。</p><p>　　交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別

15、用S0、S1、S3、S2表示。其邏輯表如表1，其邏輯圖如圖2。</p><p><b>　　表1 控制器邏輯表</b></p><p><b>　　圖2 控制器邏輯圖</b></p><p><b>　　4 電路設(shè)計</b></p><p>　　4.1電路原理設(shè)計系統(tǒng)框圖<

16、;/p><p><b>　　如圖1所示。</b></p><p><b>　　4.2設(shè)計模塊</b></p><p>　　4.2.1秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計</p><p><b>　　如圖3所示：</b></p><p><b>　　圖3 秒脈沖發(fā)生器

17、</b></p><p>　　4.2.2定時器的設(shè)計</p><p>　　定時器由與系統(tǒng)秒脈沖（由時鐘脈沖產(chǎn)生器提供）同步的計數(shù)器構(gòu)成，計數(shù)器在狀態(tài)信號ST作用下，首先清零，然后在時鐘脈沖上升沿作用下，計數(shù)器從零開始進(jìn)行增1計數(shù)，向控制器提供模25的定時信號TL，模5的定時信號TY，計數(shù)器選用集成電路74LS160進(jìn)行設(shè)計較簡便。如圖4所示：</p><p&

18、gt;<b>　　圖4 定時器</b></p><p>　　4.2.3控制器的設(shè)計</p><p>　　控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。選用兩個D觸發(fā)器74LS74做為時序寄存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件為TL和TY，當(dāng)控制器處于Q1n+1Q0n+1＝ 00狀態(tài)時，如果TL＝ 0，則控制器保持在00狀態(tài)；如果TL＝

19、01，則控制器轉(zhuǎn)換到Q1n+1Q0n+1＝ 01狀態(tài)。這兩種情況與條件TY無關(guān)，所以用無關(guān)項"X"表示。其余情況依次類推，就可以列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST。如表2所示：</p><p>　　表2 控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換</p><p>　　根據(jù)以上方程，選用數(shù)據(jù)選擇器 74LS153來實現(xiàn)每個D觸發(fā)器的輸入函數(shù)，將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值加到74LS153的數(shù)據(jù)選擇輸入端作為控制信號．即可實

20、現(xiàn)控制器的功能。如圖5所示：</p><p><b>　　圖5 控制器</b></p><p>　　4.2.4譯碼器的設(shè)計</p><p>　　譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出 Q1、 Q0的4種工作狀態(tài)，翻譯成甲、乙車道上6個信號燈的工作狀態(tài)，表中A、B代表甲、乙車道。如表3所示：</p><p>　　表3 譯碼器輸出

21、狀態(tài)</p><p><b>　　模塊圖如圖6所示：</b></p><p><b>　　圖6 譯碼器</b></p><p>　　由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的周期性變化CLK脈沖，一部分送給了定時器的74LS163芯片，另一部分送給了控制器的74LS74芯片。在脈沖ST同時加到定時器74LS163芯片的情況下，通過芯片74LS1

22、0將會輸出TY、TY非,TL、TL非。即TY和TY非放大的結(jié)果是秒脈沖的5倍,TL和TL非放大的結(jié)果是秒脈沖的25倍。前者輸出的信號是后者的1/5。將定時器輸出的TY和TY非,TL和TL非分別作用于控制器的芯片74LS153中，在CLK脈沖置于芯片74LS74中會輸出高低變化的電平。再通過電路中的指示燈和470歐的電阻從而得到交通燈的邏輯電路，這種電路的結(jié)果最終通過小燈的正常閃爍來實現(xiàn)。</p><p><

23、b>　　4.3系統(tǒng)電路圖</b></p><p><b>　　如圖7所示：</b></p><p><b>　　圖7 系統(tǒng)電路圖</b></p><p>　　5 電路板的制作及焊接調(diào)試</p><p>　　5.1 PCB圖的制作</p><p>　　通過pr

24、otel99se軟件畫出原理圖，然后經(jīng)過ERC進(jìn)行檢驗，檢驗無錯之后再軟件上自動生成PCB圖，然后將生成的原件進(jìn)行布局，最后進(jìn)行手動布線鋪銅工作得到PCB圖，如圖8所示：</p><p><b>　　圖8 PCB版圖</b></p><p>　　5.2 電路板的制作 </p><p>　　實際電路板的制作運(yùn)用已經(jīng)布線好的PCB到實驗機(jī)房制作電路

25、板，電路板經(jīng)過了鋸面包板，然后經(jīng)過鉆孔、氧化、打印、高溫附印后，將其放入電解液中腐蝕，等電路部分腐蝕好之后用砂紙在水下砂出銅絲電路，最后用松香防腐蝕。</p><p>　　5.3 電路板的焊接和調(diào)試</p><p>　　對做好的PCB電路板進(jìn)行擴(kuò)孔及元器件的安裝，然后就是焊接，焊接要防止虛焊脫焊，還要注意在焊接的時候跳線的處理，以及焊接過程中焊疤不影響原電路。焊接完成之后進(jìn)行調(diào)試。<

26、/p><p><b>　　6 心得體會</b></p><p>　　此次課程設(shè)計經(jīng)歷了設(shè)計方案，設(shè)計方案，畫出PCB圖，布局，焊接，調(diào)試，，幾個過程。其中幾乎每一步我們都經(jīng)歷了挫折，曾一度想要放棄這個實驗，但是最后我們還是堅持下來了。曾記得，那幾個夜晚在實驗室中看著那些圖紙一個個想，一個個設(shè)計的樣子，當(dāng)我們的作品做好的那一瞬間，驚喜浮上心間。一種從未有過的成就感出現(xiàn)了。同

27、時，在此次課程設(shè)計中，我們對《數(shù)字電路》這門課程有了更深入的了解，讓我們不再是紙上談兵，實際操作跟能發(fā)現(xiàn)并且糾正很多問題。并且掌握了很多工具的使用及電路的基本調(diào)試能力。</p><p><b>　　7 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，模擬部分（第五版），高等教育出版社</p><p>　　2、74LS160、74

28、LS74、74LS00、555計時器等的PDF資料</p><p><b>　　8 鳴謝</b></p><p>　　本課程設(shè)計在設(shè)計過程中得到馬耀庭和薛世華老師的悉心指導(dǎo)，為我們指點迷津，并且及時幫助我們指出并改正設(shè)計過程中出現(xiàn)的錯誤。老師們一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，教會了我們對待一件事情的應(yīng)有的正確的態(tài)度，同時也讓我們順利的完成了課程設(shè)計。在

29、此，深深的感謝馬耀庭老師和薛世華老師對我們的悉心的指導(dǎo)。</p><p><b>　　9 附錄</b></p><p><b>　　9.1原件清單</b></p><p><b>　　如表4所示：</b></p><p><b>　　表4 原件清單</b>