數(shù)電課程設(shè)計(jì)__

1、數(shù)電實(shí)驗(yàn)報(bào)告系別：電子信息工程班級(jí)：09級(jí)<1>班姓名：朱發(fā)林 林少偉課程設(shè)計(jì)（論文）題目：交通燈的設(shè)計(jì)、制作1、 課程設(shè)計(jì)（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：1）每個(gè)方向有兩對(duì)燈，分別為紅、綠。2）每個(gè)方向的綠燈、紅燈的定時(shí)時(shí)間可以預(yù)設(shè)，一個(gè)方向綠燈亮?xí)r另一個(gè)方向紅燈亮。定時(shí)時(shí)間用數(shù)碼管顯示，紅綠燈指示用發(fā)光二極管。3）綠燈、紅燈順序點(diǎn)亮，循環(huán)往復(fù)。4）控制器要自帶時(shí)鐘，為了時(shí)鐘精度和得到占空比為50%的標(biāo)準(zhǔn)1 Hz時(shí)鐘，最后的時(shí)鐘通過分頻得到。時(shí)鐘脈沖源利用555電路產(chǎn)生。計(jì)數(shù)器使用CD4511，74168，74390。二、主要參考文獻(xiàn)（資料）：1 董儒胥，電工電子實(shí)訓(xùn)，北京：高等

2、教育出版社， 2002年2 謝克明，電子電路EDA，北京：兵器工業(yè)出版社， 2001年3 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)北京：高等教育出版社， 2006年4 陳明義主編 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)中南大學(xué)出版社，2002年一、設(shè)計(jì)題目及內(nèi)容 交通信號(hào)燈控制器（1）、用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈。（2）、南北、東西方向綠、黃、紅燈亮?xí)r間分別為20秒、4秒、24秒，一次循環(huán)為48秒。黃燈是間歇閃耀。設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)顯示電路(減“1”計(jì)數(shù)) 。（3）、可以手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)控制，夜間為黃燈閃耀。 二 、器件與器材1、 二輸入四與非門 74LS002、 四輸入雙與非門 74LS203、 六倒相器 74LS044、 八輸入

3、與非門 74LS305、 正沿雙D觸發(fā)器 74LS746、 同步十進(jìn)制可逆加、減計(jì)數(shù)器 (8421 BCD碼) 74LS1687、振蕩分頻器 CD40608、BCD七段顯示譯碼器 CD 45119、555定時(shí)器 55510、LED共陰七段數(shù)碼管 BS20711、微動(dòng)開關(guān)、撥盤開關(guān)、繼電器、LED(紅、綠、藍(lán))、電阻、電容、二極管、三極管、光敏二、三極管、導(dǎo)線等。12、工具(鑷子、剪刀、萬用表、電烙鐵)三、使用儀器設(shè)備1、 穩(wěn)壓電源(±5V，±15V)；四、參考文獻(xiàn)1、“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”和“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”教材；2、有關(guān)“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書”；3、“集成電路特性應(yīng)用手

4、冊(cè)”；2、 EDA技術(shù)使用教程3、 其他。五、設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告主要內(nèi)容1、 任務(wù)及要求；2、 方案特點(diǎn)；3、 各組成部分及工作原理(應(yīng)結(jié)合框圖寫)；4、 單元電路設(shè)計(jì)與調(diào)試；5、 總邏輯圖；6、 總裝配圖；7、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(畫出必要的波形，進(jìn)行測(cè)量精度和誤差分析)；8、 調(diào)試中出現(xiàn)問題的解決；9、改進(jìn)意見及收獲體會(huì)等。目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求.（9）2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案.（10）2.1 總體設(shè)計(jì)方案.（10）2.2 方案特點(diǎn).（10）3 控制電路設(shè)計(jì).（10）3.1 控制電路工作原理.（10）3.2 參數(shù)計(jì)算.（10）3.3 器件選型.（12）4 振蕩電路設(shè)計(jì).（12）4.1用555制作秒脈沖.

5、（12）5 計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì).（13）5.1 計(jì)數(shù)電路工作原理.（13）5.2 參數(shù)計(jì)算.（13）5.3 器件選型.（13）6 譯碼顯示電路設(shè)計(jì).（14）6.1 譯碼顯示電路工作原理.（14）6.2 參數(shù)計(jì)算.（14）6.3 器件選型.（14）7 系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì).（16）7.1 系統(tǒng)總體電路. . .（17）7.2 電路說明.（18）8 電路調(diào)試.（19）8.1 振蕩電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析.（19）8.2 計(jì)數(shù)電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析.（19）8.3 譯碼顯示電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（19）8.4 控制電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析.（19）8.5 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析.（19）9 改進(jìn)意見及收獲體會(huì).（

6、19）10 器件明細(xì)清單.（20） 參考文獻(xiàn).（20）1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.設(shè)計(jì)并制作交通燈控制電路；2.電路功能為：（1）采用兩位數(shù)碼顯示器顯示南北方向時(shí)間；（2）交通燈控制器設(shè)計(jì)要求如下： 1.用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈。 2.南北、東西方向綠、黃、紅燈亮?xí)r間分別為20秒、4秒、24秒，一次循環(huán)為48秒（圖1）。黃燈是間歇閃耀。設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)顯示電路(減“1”計(jì)數(shù)) 。 3.可以手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)控制，夜間為黃燈閃耀。圖1 設(shè)計(jì)草案2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1總體設(shè)計(jì)方案南北方向信號(hào)燈東西方向信號(hào)燈譯碼驅(qū)動(dòng)電路時(shí)鐘信號(hào)傳感器主 控 制 器計(jì)時(shí)器 圖2 總體設(shè)計(jì)方案2.2方案特點(diǎn)道路較窄而車輛通行較

7、多，支線、干線的車輛通行時(shí)間不等，允許人工監(jiān)控或修改各線通行時(shí)間，同時(shí)設(shè)有道路應(yīng)急控制。十字路口要有數(shù)字顯示，作為時(shí)間提示，以便人們更直觀地把握時(shí)間，并且能夠在人監(jiān)控狀態(tài)下，干道、支道通行時(shí)間通過鍵盤修改或通過開關(guān)人為控制。 本設(shè)計(jì)在很多方面，比如譯碼器的選擇，定時(shí)器選型，程序調(diào)用方式等等盡量做到不與本組其他成員雷同，程序編制力求簡便清晰，硬件連接圖在保證每根具體用到的管腳線都能被表示出來的同時(shí)，力求線路連接清晰明確，盡量不使線與線之間過于纏繞。并且保證了電路工作的穩(wěn)定性，同時(shí)加入了人工控制線路，可以更好的處理應(yīng)急事件（如交通管制），晚上的黃燈閃爍對(duì)于夜間行駛的汽車起到提醒作用。3控制電路設(shè)計(jì)

8、3.1控制電路工作原理它由74LS164組成扭環(huán)形12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后經(jīng)譯碼后，輸出十字路口南北東西二個(gè)方向的控制型號(hào)。其中黃燈信號(hào)須滿足閃耀，并在夜間時(shí)，使黃燈閃亮，而綠紅燈滅。 3.2參數(shù)計(jì)算由波形圖3可知，計(jì)數(shù)器每次工作循環(huán)周期為12，所以可以選用12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器可以用單觸發(fā)器組成，也可以用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器。這里我們選用中規(guī)模74LS164八位移位寄存器組成扭環(huán)形12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的狀態(tài)如表2所示。t計(jì)數(shù)器輸出南北方向東西方向Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5NSG NSYNSREWG EWYEWR012345678910110 0 0 0 0 01 0 0 0 0 01

9、 1 0 0 0 01 1 1 0 0 01 1 1 1 0 01 1 1 1 1 01 1 1 1 1 10 1 1 1 1 10 0 1 1 1 10 0 0 1 1 10 0 0 0 1 10 0 0 0 0 11 11 1 1 0 0 0 0 0 0 0 00000100000000000011111100 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 000000000001111111000000圖3 控制電路波形圖表2 扭環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)表根據(jù)狀態(tài)表，我們不難列出東西方向和南北方向綠黃紅燈的邏輯表達(dá)式：東西方向綠：EWG=Q4·Q5黃：EWY=(Q4)'·Q5

10、紅：EWR= (Q5)'南北方向綠：NSG=(Q4)'·Q5黃：NSY=Q4·(Q5)'紅：NSR=Q5由于黃燈要求閃耀幾次，所以用頂時(shí)標(biāo)1s和EWY或NSY黃燈信號(hào)相“與”即可。3.3器件選型74LS164、74LS11、74LS08、74LS32、74LS0474LS164引出端符號(hào)（圖4）CLOCK 時(shí)鐘輸入端CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效）A，B 串行數(shù)據(jù)輸入端Qa-Qh 輸出端邏輯圖：圖4 74LS164接腳圖4 用555制作秒脈沖輸出頻率為1Hz,占空比為50%. 5 計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)5.1計(jì)數(shù)電路工作原理當(dāng)南北方向綠燈亮，而東西方向

11、紅燈亮?xí)r，使南北方向的74LS168以減法計(jì)數(shù)器方式工作，從數(shù)字“24”開始往下減，當(dāng)減到“0”時(shí)，南北方向綠燈滅，紅燈亮，而東西方向紅燈滅，綠燈亮。由于東西方向紅燈信號(hào)（EWR=0），使與門關(guān)斷，減法計(jì)數(shù)器工作結(jié)束，而南北方向紅燈亮，使另一方向東西方向減法計(jì)數(shù)器開始工作。在減法計(jì)數(shù)器開始之前，由黃燈亮信號(hào)使減法計(jì)數(shù)器先置入數(shù)據(jù)，圖中接入LD的信號(hào)就是由黃燈亮（為高電平）時(shí)，置入數(shù)據(jù)。黃燈滅（Y=0），而紅燈亮（R=1）開始減計(jì)數(shù)。5.2參數(shù)計(jì)算由實(shí)驗(yàn)要求可以設(shè)置計(jì)數(shù)器初始值，由兩個(gè)74LS168共同設(shè)置成24并隨著秒脈沖依次下降。5.3器件選型74LS192、74LS08、74LS0474L

12、S19274LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如下圖6所示：圖6 74LS192結(jié)構(gòu)圖圖中：PL'為置數(shù)端，CPU為加計(jì)數(shù)端，CPD為減計(jì)數(shù)端，(TCU)'為非同步進(jìn)位輸出端，(TCD)'為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，MR為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。6 譯碼顯示電路設(shè)計(jì)6.1譯碼顯示電路工作原理顯示控制部分實(shí)際上是一個(gè)定時(shí)控制電路。當(dāng)綠燈亮?xí)r，使減法計(jì)數(shù)器開始工作（用對(duì)方的紅燈信號(hào)控制），每來一個(gè)秒脈沖，使計(jì)數(shù)器減1，直到計(jì)數(shù)器為“0”而停止。譯碼顯示可用74LS

13、48 BCD碼七段譯碼器，顯示器用LC5011-11共陰極LED顯示器，計(jì)數(shù)器材用可預(yù)置加、減法計(jì)數(shù)器，如74LS168、74LS193等。6.2參數(shù)計(jì)算 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，譯碼顯示電路注意的就是接線，拐腳一定要對(duì)應(yīng)正確 否則會(huì)出現(xiàn)亂碼等情況。6.3器件選型：LC5011-11、74LS4874LS48譯碼器（圖7）圖7 74LS48 接腳圖7 系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì) 注：74LS248用74LS48代替，74LS168用74LS192替代。圖8 統(tǒng)總體電路7.2 電路說明 交通燈控制系統(tǒng)功能圖它主要由減法計(jì)數(shù)器、步驟控制器、置數(shù)邏輯電路和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時(shí)器和控制器

14、的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)器和譯碼器的工作。其中控制部分由74LS164組成扭環(huán)形12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后經(jīng)譯碼后，輸出十字路口南北東西二個(gè)方向的控制型號(hào)。其中黃燈信號(hào)須滿足閃耀，并在夜間時(shí)，使黃燈閃亮，而綠紅燈滅。 當(dāng)南北方向綠燈亮，而東西方向紅燈亮?xí)r，使南北方向的74LS168以減法計(jì)數(shù)器方式工作，從數(shù)字“24”開始往下減，當(dāng)減到“0”時(shí)，南北方向綠燈滅，紅燈亮，而東西方向紅燈滅，綠燈亮。由于東西方向紅燈信號(hào)（EWR=0），使與門關(guān)斷，減法計(jì)數(shù)器工作結(jié)束，而南北方向紅燈亮，使另一方向東西方向減法計(jì)數(shù)器開始工

15、作。 顯示控制部分實(shí)際上是一個(gè)定時(shí)控制電路。當(dāng)綠燈亮?xí)r，使減法計(jì)數(shù)器開始工作（用對(duì)方的紅燈信號(hào)控制），每來一個(gè)秒脈沖，使計(jì)數(shù)器減1，直到計(jì)數(shù)器為“0”而停止。譯碼顯示可用74LS48 BCD碼七段譯碼器，顯示器用LC5011-11共陰極LED顯示器，計(jì)數(shù)器材用可預(yù)置加、減法計(jì)數(shù)器，如74LS168、74LS193等。 當(dāng)開關(guān)K3處于夜間模式時(shí)，南北與東西方向的黃燈會(huì)閃爍，這樣對(duì)于夜間行駛的車輛起一個(gè)警示提醒作用。對(duì)于手動(dòng)控制部分，對(duì)于臨時(shí)調(diào)整紅綠燈情況有了很好的解決。電路里面的秒脈沖可以使用振蕩電路獲得，此次實(shí)驗(yàn)直接使用了實(shí)驗(yàn)箱提供的1Hz的方波信號(hào)。對(duì)于電路中替換的電路元器件使用方法和原器件

16、基本上不變，完全可以參照電路圖實(shí)現(xiàn)。8電路調(diào)試8.1振蕩電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 實(shí)驗(yàn)所用秒脈沖直接使用了實(shí)驗(yàn)箱上1Hz信號(hào)（產(chǎn)生方法如上面講的產(chǎn)生方法），通過分頻器實(shí)現(xiàn)信號(hào)周期的變化，用以提供電路信號(hào)。8.2 計(jì)數(shù)電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 觀察數(shù)碼管的顯示情況，如果24循環(huán)過后回復(fù)的話，說明計(jì)數(shù)正常。如果出現(xiàn)問題：1.顯示最大數(shù)不對(duì)，是由于74LS192置數(shù)端不對(duì)，初始值錯(cuò)誤2.如果顯示亂碼原因可能是由于與譯碼器接口不對(duì)。3.如果計(jì)數(shù)器不工作（不倒計(jì)時(shí)）可能原因可能是電路連接錯(cuò)誤，注意查線，保證線路的正確性。8.3 譯碼顯示電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析觀察數(shù)碼管的顯示情況：出現(xiàn)亂碼或無數(shù)值，檢查接口7

17、4LS48和74LS192以及數(shù)碼管對(duì)應(yīng)是否正確。如果數(shù)碼管無任何顯示，可能原因是共陰極沒有接地。8.4 控制電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析用觀察電路左半部分電路的紅綠黃燈的時(shí)間，符合要求說明控制電路正常工作。并且要保證夜間模式時(shí)，黃燈處于規(guī)律閃爍狀態(tài)。如果出現(xiàn)燈閃爍頻率不對(duì)，檢查秒脈沖是否正常。如果燈不閃或不亮，需檢查電路，看是否電路連接正確。8.5 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析統(tǒng)一左半部分紅綠燈的閃爍時(shí)間與顏色和右半部分的數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)顯示，對(duì)應(yīng)正確說明電路正常，如果不對(duì)應(yīng)或某一部分過快，檢查各集成塊初始值設(shè)置和秒脈沖分頻是否正確。如果紅綠燈時(shí)間不正確，看分頻器連接是否正確。9改進(jìn)意見及收獲體會(huì)缺陷：紅

18、黃綠燈亮的時(shí)間不是很準(zhǔn)確，主要是分頻器的原因，此次設(shè)計(jì)使用的是兩個(gè)二分頻器，秒脈沖信號(hào)周期變?yōu)樗谋丁８倪M(jìn)：使用三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每三秒給74LS164一個(gè)上升沿信號(hào)體會(huì)：經(jīng)過一周的努力，我終于完成了電子課程設(shè)計(jì)交通燈控制電路系統(tǒng)。通過這次電子技術(shù)課程設(shè)計(jì),使我對(duì)數(shù)字電子技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用有了更深刻的理解。通過該課程設(shè)計(jì)，把死板的課本知識(shí)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性。通過一周不斷的查找資料的過程讓我積累了很多實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，已初步掌握了數(shù)電的應(yīng)用技術(shù)，以及數(shù)字電路的知識(shí)和有關(guān)器件的應(yīng)用。我深刻地體會(huì)到數(shù)字電子技術(shù)對(duì)當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的重要作用。在摸索該如何設(shè)計(jì)程序使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中,特別有趣,培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維,增加了實(shí)際操作能力.在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)的艱辛的同時(shí),更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂. 這次數(shù)電課程設(shè)計(jì),雖然短暫但是讓我得到多方面的提高：1、提高了我們的邏輯思維能力，使我們?cè)谶壿嬰娐返姆治雠c設(shè)計(jì)上有了很大的進(jìn)步。加深了我們對(duì)組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路的認(rèn)識(shí)