交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)顯示電路的設(shè)計(jì)大學(xué)課程設(shè)計(jì).doc

天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)顯示電路的設(shè)計(jì)姓名： 學(xué)號(hào)： 系別： 專業(yè)班級(jí)： 開始日期： 年6月 28日 完成日期 年 7月 1日指導(dǎo)教師： 成績?cè)u(píng)定等級(jí) 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書系別： 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 課程名稱電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)顯示電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)描述及基本要求一、 任務(wù)描述：；秒脈沖電路，計(jì)數(shù)電路，譯碼電路，顯示電路；二、 基本要求 兩位秒數(shù)字顯示，能進(jìn)行自動(dòng)R、G、Y轉(zhuǎn)換。任務(wù)下達(dá)時(shí)間 2013年6 月 28日設(shè)計(jì)完成時(shí)間2013年 7 月 1 日主要參考材料1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）閻石 清華大學(xué)出版社輔導(dǎo)老師姓 名教研室意 見 年 月 日天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表系別： 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)：評(píng)分項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)權(quán)值實(shí)際得分評(píng)價(jià)內(nèi)容優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)（各教學(xué)單位制定標(biāo)準(zhǔn)）設(shè)計(jì)選題10說明書（論文）質(zhì)量30獨(dú)立工作能力及設(shè)計(jì)期間的表現(xiàn)40回答問題情況10特色與綜合素質(zhì)10指導(dǎo)老師得分合計(jì) 目 錄一、設(shè)計(jì)意義 5二、設(shè)計(jì)方案比較 6三、電路組成框圖 8四、電路原理圖 12五、組裝及技術(shù)指標(biāo)測試 14六、總結(jié) 15一、設(shè)計(jì)意義為了應(yīng)對(duì)新交通規(guī)則，設(shè)計(jì)能夠顯示紅綠燈的剩余時(shí)間，可以讓司機(jī)更好的判斷行車方式。也讓交通系統(tǒng)更加完善。1、題目分析交通信號(hào)倒計(jì)時(shí)，應(yīng)該最少可以兩位倒計(jì)時(shí)顯示，并且在可以在綠燈倒計(jì)時(shí)結(jié)束之后，黃燈亮，且可以進(jìn)行3秒倒計(jì)時(shí)。然后切換紅燈。等紅燈到計(jì)時(shí)結(jié)束后，有切到綠燈，并且倒計(jì)時(shí)。2、任務(wù)分解本電路可以分4部分組成；秒脈沖電路，計(jì)數(shù)電路（計(jì)數(shù)部分包括黃燈3秒計(jì)數(shù)和紅綠等99秒計(jì)數(shù)），譯碼電路，顯示電路。表1 元件清單元件名稱參數(shù)型號(hào)數(shù)量單價(jià)計(jì)數(shù)器74LS19332元計(jì)數(shù)器74LS16013元譯碼器74LS4822.5元與非門74LS0021.2元或非門74LS0220.9元電阻1k140.1元電阻47k20.1元電容0.01uF0.1元電容10uF10.1元非門74LS4021.5元2、設(shè)計(jì)方案構(gòu)思計(jì)數(shù)部分電路采用兩片74LS193構(gòu)成99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，用來顯示紅，綠信號(hào)燈剩余時(shí)間，在用一片74LS193構(gòu)成三進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，用來顯示黃燈剩余時(shí)間。用一片74LS160記錄減法計(jì)數(shù)器循環(huán)的次數(shù)，等74LS160加法計(jì)數(shù)器在不同的輸出時(shí)對(duì)應(yīng)了不同的信號(hào)燈，即可輕松控制不同顏色燈的自由切換。二、設(shè)計(jì)方案比較（選23個(gè)方案、特點(diǎn)分析，確定方案理由）設(shè)計(jì)方案要求能夠完成交通信號(hào)等的倒計(jì)時(shí)顯示，可以采用74LS191，74LS192，74LS193，等芯片作為電路計(jì)數(shù)部分。1、設(shè)計(jì)方案一電路依然采用74LS193芯片做為計(jì)數(shù)電路，但因?yàn)橛袃煞N不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器從在，所以當(dāng)99進(jìn)制的計(jì)數(shù)器在綠燈計(jì)數(shù)結(jié)束后停止工作，3進(jìn)制計(jì)數(shù)器開始工作，同時(shí)3進(jìn)制計(jì)數(shù)器用74LS48組成的譯碼電路和7段數(shù)碼管顯示電路。完成3秒倒計(jì)時(shí)顯示。當(dāng)3進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成計(jì)數(shù)后，99進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作，3進(jìn)制計(jì)數(shù)器停止工作。同時(shí)另一組由74LS48組成的譯碼電路和7段數(shù)碼管顯示電路。完成99秒倒計(jì)時(shí)顯示。用555多諧震蕩電路產(chǎn)生秒脈沖。用74LS160來控制綠，黃，紅信號(hào)的的切換。同時(shí)也控制不同進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作。從而切換不同的進(jìn)制計(jì)數(shù)。方案一設(shè)計(jì)圖見圖1圖1 方案一設(shè)計(jì)圖2、設(shè)計(jì)方案二電路采用74LS193芯片做為計(jì)數(shù)電路，但因?yàn)橛袃煞N不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器從在，所以當(dāng)99進(jìn)制的計(jì)數(shù)器在綠燈計(jì)數(shù)結(jié)束后停止工作，3進(jìn)制計(jì)數(shù)器開始工作，同時(shí)3進(jìn)制計(jì)數(shù)器用74LS48組成的譯碼電路和7段數(shù)碼管顯示電路。完成3秒倒計(jì)時(shí)顯示。當(dāng)3進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成計(jì)數(shù)后，99進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作，3進(jìn)制計(jì)數(shù)器停止工作。通過或門，和第一個(gè)顯示電路按照一定規(guī)則連接，完成99秒倒計(jì)時(shí)顯示。用555多諧震蕩電路產(chǎn)生秒脈沖。用74LS160來控制綠，黃，紅信號(hào)的的切換。同時(shí)也控制不同進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作。從而切換不同的進(jìn)制計(jì)數(shù)。方案二設(shè)計(jì)圖見圖2，脈沖產(chǎn)生電路見圖3圖2 方案二電路設(shè)計(jì)圖圖3 秒脈沖產(chǎn)生電路2、兩種方案比較方案一雖然基本原理和方案二相差不多，但是方案一采用了兩部分譯碼點(diǎn)了和顯示電路。會(huì)增加產(chǎn)品成本，并且實(shí)用行也不高，因?yàn)橛猛瑑刹糠诛@示電路會(huì)分散司機(jī)注意力，影響交通安全。相比方案一方案二成本低，電路穩(wěn)定性高，而且也符合人們平時(shí)生活習(xí)慣。綜上所述，故選 方案二做為本次設(shè)計(jì)方案三、電路組成框圖電路由以下幾個(gè)部分組成：99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)電路、3進(jìn)制減法計(jì)數(shù)電路、加法電路、譯碼電路、顯示電路、脈沖產(chǎn)生電路組成1、99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)電路99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)電路用兩片74LS193構(gòu)成一個(gè)99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器（如圖4）。用來記錄紅，綠信號(hào)的剩余時(shí)間長短，99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)電路的工作與否由加法電路控制圖4 99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)電路2、3進(jìn)制減法計(jì)數(shù)電路用一片74LS193來構(gòu)成3進(jìn)制減法計(jì)數(shù)電路.（如圖5），用來記錄黃燈的剩余時(shí)間。3進(jìn)制減法電路的工作與否，由加法電路控制。圖5 3進(jìn)制減法電路3、加法計(jì)數(shù)電路用一片74LS160來構(gòu)成一個(gè)5進(jìn)制加法計(jì)數(shù)電路（如圖6），用來控制紅、綠、黃信號(hào)燈的切換。也控制99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器和3進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)圖6 加法計(jì)數(shù)電路4、譯碼電路譯碼電路用74LS48來構(gòu)成（如圖7），主要作用是將二進(jìn)制代碼，轉(zhuǎn)化為數(shù)碼可識(shí)別的信號(hào)。圖7 譯碼電路5、顯示電路顯示電路用7段數(shù)碼顯示管構(gòu)成（如圖8）。主要作用是將譯碼器索譯出的信號(hào)顯示出來，這樣司機(jī)就可以直接看見倒計(jì)時(shí)顯示。圖8 顯示電路6、秒脈沖產(chǎn)生電路由NE555構(gòu)成多諧振蕩器。產(chǎn)生周期為1秒的脈沖信號(hào)。 T=（R1+2R2）Cln2=1取C=10uF R=48K占空比q=頻率f=。多諧震蕩電路見如圖9圖9 多諧震蕩電路四、電路原理圖在ProtelDXP2004中繪制原理圖，通過導(dǎo)線和芯片和電子元件構(gòu)成電路原理圖，然后在生產(chǎn)電路板。1、電路原理圖由于電路比較復(fù)雜，在ProtelDXP2004一張圖紙完成不了，所以分兩張圖紙畫圖，第一先畫系統(tǒng)框圖（如圖10），然后在分別畫各個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的電路圖。脈沖產(chǎn)生電路分為另一張圖（如圖11）。電路原理圖別的部分為一張圖紙（如圖12）。通過系統(tǒng)總圖建立電氣連接關(guān)系圖10 系統(tǒng)框圖圖11 脈沖產(chǎn)生電路部分圖12 其余電路原理圖2、PCB板圖通過原理圖生成PCB板圖，首先都元件布局，把元件調(diào)到合適的位置后開始布布線，布線錢設(shè)置布線線寬，GND網(wǎng)絡(luò)線寬設(shè)為20mil，VCC網(wǎng)絡(luò)線寬設(shè)置為15mil。其余的先都設(shè)為10mil。布線完成后，接著敷銅。一切完成后就可以直接印刷電路板了。如圖13為完成效果圖13 PCB板圖 五、組裝及技術(shù)指標(biāo)測試（組裝注意事項(xiàng)、測試圖、測試儀器、測試方法、仿真、注意事項(xiàng)）由于芯片和電阻比較多，焊接是要注意區(qū)分。測試電路收到干擾時(shí)的工作性能。還能不能正常工作。1、組裝注意項(xiàng)對(duì)于本電路需要焊接的地方很多，組裝時(shí)一定要熟悉焊接，并且要有耐心，盡量不要出現(xiàn)虛焊，漏焊，錯(cuò)焊。電路圖筆記復(fù)雜，如果出現(xiàn)這種問題，一般情況下，是很難排除的，很有可能又要重新做板子了。既浪費(fèi)材料又浪費(fèi)時(shí)間，索以要從源頭減少錯(cuò)誤，盡量少出現(xiàn)錯(cuò)誤。2、測試方法測試方法就是給板子供電，電路板開始工作，觀察電路工作情況，是否和設(shè)計(jì)時(shí)所要達(dá)到的要求一樣。還要測量脈沖產(chǎn)生的秒周期是否標(biāo)準(zhǔn)，通過多次測量計(jì)算出誤差。六、總結(jié) 剛開始看到課題感覺無從下手，等靜