第一組項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告

一、項(xiàng)目任務(wù)本設(shè)計(jì)通過采用數(shù)字電路對(duì)交通燈控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì),使用交通燈控制電路用數(shù)字信號(hào)自動(dòng)控制路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方法,指揮各種車輛和行人安全通行,實(shí)現(xiàn)路通管理的自動(dòng)化。因此，在本次課程設(shè)計(jì)里，將以傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)交通控制信號(hào)燈。在實(shí)際情況下，一個(gè)路有一個(gè)主干道和一個(gè)支干道。主干道的車流量較大，即要求主干道綠燈亮的時(shí)間長(zhǎng)，支干道正好相反。A代表東西方向即主干道B代表南北即支干道R代表紅燈亮，Y代表黃燈亮G代表綠燈亮。且設(shè)主、支干道紅、黃、綠燈亮的四種狀態(tài)分別由Q2、Q1的四種數(shù)值組合表示，時(shí)間設(shè)置如下（1代表燈亮，代表燈滅1四種狀態(tài)表示亮燈顏色與時(shí)東西方向南北方向00001100010010101010000111010001以設(shè)計(jì)要求為依據(jù)，本方案一共分為秒脈沖信號(hào)發(fā)生電路、計(jì)時(shí)電路、控制電路、計(jì)時(shí)顯示電路、信號(hào)燈控制電路、緊急狀態(tài)手動(dòng)控制電路六大部分組成。最終達(dá)到包括兩組紅黃綠燈（配合路口的雙向指揮控制、一組手動(dòng)與自動(dòng)控制開關(guān)（針對(duì)交通指揮交通控制使用、倒計(jì)時(shí)顯示器（顯示允許通行或 通行時(shí)間）在內(nèi)的最終設(shè)計(jì)目標(biāo)。二、方案論2.1計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方案一：用74LS192直接構(gòu)成減計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘脈沖上升沿到來時(shí)，在控制器的作用下置數(shù)后開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器以減計(jì)數(shù)向顯示譯提供信號(hào)。方案二：定時(shí)器由與系統(tǒng)秒脈沖同步的計(jì)數(shù)器74LS161構(gòu)成，時(shí)鐘脈沖上升沿到來時(shí)，在控制信號(hào)作用下置數(shù)為反碼，輸出端接入非門后計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和倒計(jì)時(shí)顯示的雙重功能。方案選擇：74LS192是雙時(shí)鐘同步16進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，用它進(jìn)行減計(jì)數(shù)與數(shù)字顯示倒計(jì)時(shí)相符合。然而由于對(duì)74LS161不太熟悉，并且在最初提供的中并沒有74LS161，所以最終選擇了74LS192。而且由于經(jīng)常應(yīng)用，因而使用起來較方便。因而選擇方案一。所以最終確定的總體實(shí)驗(yàn)方案如下：55574LS192作為計(jì)數(shù)器分別作為高低位片，將其輸出端通過非門和與門與74LS245相連后，把74LS245輸出端通過74LS192連到共陽極數(shù)碼管上，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)利用狀態(tài)控制器與計(jì)數(shù)器的輸出對(duì)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)置數(shù)操作，從而實(shí)現(xiàn)模24，模20，模4的轉(zhuǎn)換六個(gè)燈按照不同狀態(tài)分別與74LS192的前兩個(gè)輸出端連接。緊急開總體設(shè)計(jì)方案框圖如圖緊急開計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)顯示路信號(hào)燈控電秒脈秒脈沖信控制電計(jì)時(shí)電1總體設(shè)計(jì)方案框在此電路中，555時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)以秒為單位的CLK脈沖，計(jì)數(shù)器74LS192CLK脈沖，實(shí)現(xiàn)同步計(jì)時(shí)。通過非門連接計(jì)數(shù)器輸出端與譯碼驅(qū)動(dòng)電路，在數(shù)碼管上顯示倒計(jì)時(shí)。將計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出C取反用以控制其自身循環(huán)置數(shù)，對(duì)計(jì)數(shù)器的一片74LS192的輸出C通過與門來作為紅綠燈狀態(tài)控制器74LS74的脈沖信號(hào)，由此，狀態(tài)從00至01，歷時(shí)24s；從0110，歷時(shí)4s；從1011，歷時(shí)20s；再?gòu)?1變至004s依次循環(huán)。狀態(tài)不同計(jì)數(shù)器置數(shù)和紅綠燈如何顯示不同；計(jì)數(shù)器置數(shù)不同，則模值不同，狀態(tài)改變時(shí)間也不同。三、小組工作分工計(jì)1、負(fù)責(zé)控制電路及手動(dòng)切換開關(guān)設(shè)計(jì)仿真，并焊接調(diào)試電源脈沖電路，2、3.四、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、仿真及一．秒脈沖信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)秒脈沖發(fā)生器的功能及組成元件秒脈沖發(fā)生器用于產(chǎn)生周期為1秒的的矩形波脈沖，其主要由555組成的多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)。秒脈沖發(fā)生器的工作原理555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖3所示R1R2和C是外接定時(shí)元件，電路中將高電平觸發(fā)端和低電平觸發(fā)端并接后接到R2C的連接處將放電端接R1R2的連接處。由于接通電源瞬間C來不及充電，電容器兩端電壓為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出為高電平，放電管VT截止。這時(shí)，電源經(jīng)R1R2C充電，使電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uc（2/3）Vcc時(shí)，輸出為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc這段時(shí)間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間的長(zhǎng)短與電容的充電時(shí)間有關(guān)。充電時(shí)間常數(shù) 由于放電管VT導(dǎo)通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時(shí)間的長(zhǎng)短與電容的放電時(shí)間有關(guān)放電時(shí)間常數(shù) 隨著C的放電，下降，當(dāng)uc下降到（1/3）Vcc時(shí)，輸出。為電平，放電VT截止，Vcc再次對(duì)電容c充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電源后，電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，電壓總是在（1/3～2/3）Vcc之間變化。多諧振蕩器工作波形555構(gòu)成的多諧振蕩器原理圖秒脈沖發(fā)生器電路的元件參數(shù)計(jì)算因?yàn)閷?duì)于該電路有

若令C=10μf，R1=43K?,那么R2=51K?T1.015s，對(duì)于信號(hào)燈來說精度足夠。秒脈沖發(fā)生器電路如圖4所示。圖 555組成的秒脈沖發(fā)生電此電路為計(jì)時(shí)電路提供時(shí)鐘信號(hào)CLK單元電路仿真報(bào) 2016年12月 班級(jí)項(xiàng)目名稱:交通燈組長(zhǎng):組員:數(shù)據(jù)測(cè)試與分析（自做表格指導(dǎo)教師簽字二．計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)定時(shí)器的功能及其組件計(jì)時(shí)器的功能是實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)并驅(qū)動(dòng)顯示譯實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)輸出其電路組成元件有74LS192、74LS04（非門、74LS08（二輸入與門、74LS245（。74LS192是十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，它具有異步清零、同步置數(shù)的功能。圖中，是低電平有效的異步清零輸入端，是低電平有效的同步并行置數(shù)控制端ET、EP是計(jì)數(shù)控制使能端C是進(jìn)位輸出端D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，Q0～Q3輸出端。定時(shí)器工作原理為74LS192低位片的進(jìn)位輸出接入片的EP、ET使能端，片只有在低位片進(jìn)位時(shí)才會(huì)進(jìn)行計(jì)數(shù)或置數(shù)。321此電路輸出后接入非門使其輸出為反碼，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出原碼為1111即反碼為0000時(shí)，進(jìn)位輸出端C輸出高電平，進(jìn)行非運(yùn)算后變?yōu)榈碗娖絃D進(jìn)行置數(shù)，并行輸入端DDDD的數(shù)據(jù)被置入計(jì)數(shù)器。綜上所述：片只有在高低位片QAQBQCQD輸出都為1111時(shí)才會(huì)被置數(shù)，低位片QAQBQCQD為1111時(shí)片僅進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)算。若計(jì)數(shù)器分別輸出24秒（S04（S1、20（S2、4（S3，四個(gè)狀態(tài)的計(jì)數(shù)信號(hào)，則需要系統(tǒng)的狀態(tài)量Q2Q1和74LS192的輸出QAQBQCQD共同控制的置數(shù)端D0D1D2D321單元電路仿真報(bào) 2016年12月15班級(jí)項(xiàng)目名稱:交通燈組長(zhǎng):組員:數(shù)據(jù)測(cè)試與分析（自做表格數(shù)據(jù)測(cè)試與分析（自做表格74LS192低位片的進(jìn)位輸出接入片的EP、ET使能端，片只有在低位片進(jìn)位時(shí)才會(huì)進(jìn)行計(jì)數(shù)或置數(shù)。此電路輸出后接入非門使其輸出為反碼，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出原碼為1111即反碼為0000時(shí)，進(jìn)位輸出端C輸出高電平，進(jìn)行非運(yùn)算后變?yōu)榈碗娖浇尤隠D進(jìn)行置數(shù)，并行輸入端D3D2D1D0的數(shù)據(jù)被置入計(jì)數(shù)器。綜上所述：片只有在高低位片QAQBQCQD輸出都為1111時(shí)才會(huì)被置數(shù)，低位片QAQBQCQD為1111時(shí)片僅進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)算。若計(jì)數(shù)器分別輸出24秒（S04（S1、20（S2、4（S3，四個(gè)狀態(tài)的計(jì)數(shù)信號(hào)，則需要系統(tǒng)的狀態(tài)量Q2Q1和74LS192的輸出QAQBQCQD共同控制的置數(shù)端D0D1D2D3。控制器電路的設(shè)計(jì)控制器的功能及組成元件控制器的功能是按預(yù)定的狀態(tài)循環(huán)控制著每個(gè)交通燈的亮和滅。其電路由74LS168和74LS74來實(shí)現(xiàn)。其中74LS138為3線-8線譯，用來驅(qū)動(dòng)譯碼電路。74LS74為邊沿D觸發(fā)器，用來實(shí)現(xiàn)四個(gè)狀態(tài)的循環(huán)。三．控制器電路設(shè)計(jì)8，為控制器狀態(tài)圖。圖 控制器狀態(tài)總狀態(tài)數(shù)M=4，所以取觸發(fā)器數(shù)目為2，取自然二進(jìn)制數(shù)的0011為S0S3的編碼，得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換C0000101001112CLK邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF1、FF2表示。由于采用同步方案故時(shí)鐘方程CLK=clk1=clk2=C1 (13)其中C1C2分別為兩個(gè)74LS161的進(jìn)位輸出端。表示電路次態(tài)/進(jìn)位輸出C與電路現(xiàn)態(tài)關(guān)系的卡諾圖01001/010/0111/100/0電路次態(tài)/進(jìn)位輸出C與現(xiàn)態(tài)關(guān)系的卡諾9拆分化簡(jiǎn)后可得出：式（14（15）為狀態(tài)方程，比較D觸發(fā)器的特性方程可得：

74LS138為3線-8線譯，本系統(tǒng)中只有四個(gè)狀態(tài)，所以將地址輸入端C接地，Q2Q1分別接BA，此時(shí)輸出Y0Y1Y2Y3分別表示S0S1S2S3四個(gè)狀態(tài)。單元電路仿真報(bào)2016年12月 班級(jí)項(xiàng)目名稱:交通燈組長(zhǎng):組員:數(shù)據(jù)測(cè)試與分析（自做表格指導(dǎo)教師簽字五、整體仿真及整體電路測(cè)試報(bào)201612日班級(jí)項(xiàng)目名稱:交通燈組長(zhǎng):組員:與分析（自做表格六．電路板正面圖七、元件及成本核經(jīng)計(jì)算總成本為100元左右八、個(gè)人總個(gè)人總 2016年12月15班級(jí):強(qiáng)CDIO工作總結(jié)這8周的電子線路課程設(shè)計(jì)期間我遇到了平時(shí)從未有過的 因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)不是依靠某一方面的知識(shí)就可以完成的而是對(duì)平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)的高度整合又因?yàn)樽约核鶎W(xué)的知識(shí)有限要設(shè)計(jì)出此電路需要花費(fèi)大量的時(shí)間去查找資料雖然很是艱難但經(jīng)過幾周的艱苦努力終于還是完成了課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。特別是 學(xué)習(xí)理論時(shí)學(xué)到的是TTL電路中引腳懸空即為高電平但是實(shí)物連接過程中出現(xiàn)了不少的問題，最后把所有懸空的引腳都接了高電平才解決這個(gè)問題。在這個(gè)過程中我深刻理解了“理論聯(lián)系實(shí)際”這句話的重要性。個(gè)人總 2016年12月 班級(jí):CDIO工作總結(jié)通過本次二級(jí)項(xiàng)目，我收獲很多，首先我學(xué)會(huì)了如何使用multisim進(jìn)行電路的設(shè)了解了脈沖信號(hào)的產(chǎn)生原理并且學(xué)會(huì)了如何用555設(shè)計(jì)電路并產(chǎn)生1HZ的脈沖信 麻煩。并且我還學(xué)會(huì)了如何做PPT，學(xué)會(huì)了如何將做好項(xiàng)目在PPT上更好的展現(xiàn) 個(gè)人總 2016年12月15班級(jí):CDIO工作總結(jié)通過這次電子仿真實(shí)驗(yàn)，使我對(duì)CDIO這母有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，初步了解到了整個(gè)項(xiàng)目的流程，執(zhí)行步驟，分工，團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。在這個(gè)項(xiàng)目中，我學(xué)會(huì)了74系列的運(yùn)用，了解了管腳的功能，學(xué)會(huì)了在老師的指過程中經(jīng)常管腳連線錯(cuò)誤或者導(dǎo)線頭不連起來，浪費(fèi)了不少時(shí)間來調(diào)整，耽驗(yàn)，我學(xué)會(huì)了如何使用multisim進(jìn)行電路仿真，學(xué)會(huì)了學(xué)以制用，將書本上九．參考文[M][2]陳孝彬.《555集成電路實(shí)用電路集》高等教育2002-[3