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1、电子技术课程设计报告题学生姓名：学生学号：年级：专业：班级：指导教师：目：基于 Multisim 的交通信号灯机械与电气工程学院制2016 年 11 月交通信号灯设计交通信号灯设计机械与电气工程学院 自动化专业1 1 设计的任务与要求设计的任务与要求课程设计的任务课程设计的任务一、进一步熟悉数字电路中计数器，译码器，555 按时器等中规模逻辑器件的综合利用。2、探讨，学习可编程交通信号灯的工作原理。3、了解利用数字电子电路知识来解决电子线路的实际问题的能力。以便更好把握所学的知识，培育必然的动手能力。课程设计的要求课程设计的要求1、要求利用 555 按时器、计数器。2、要求东西亮灯一致，南北亮
2、灯一致。3、东西亮绿灯和黄灯时，南北亮红灯；南北亮绿灯和黄灯时，东西亮红灯，黄灯亮时每秒种闪亮一次，红灯亮 35s，绿灯亮 32s，黄灯 3s。4、东西、南北方向除有红（R）、黄（Y）、绿（G）灯指示外，每一种灯亮的时刻都用显示器进行显示（采纳倒计时的方式）；2 2 交通信号灯设计方案制定交通信号灯设计方案制定交通信号灯设计的原理交通信号灯设计的原理电路大体上可分为三个部份，即：主操纵电路部份、计数器部份、红绿灯操纵部份。红绿灯操纵部份的门电路较多，需要占用较大的空间；主操纵电路部份散布在系统的各个部份，能够说是系统的灵魂，它对整个系统进行着操纵。计数器部份比较简单，主若是进行计数而且产生进位
3、信号。交通信号灯设计的技术方案交通信号灯设计的技术方案译码显示预置数控制秒脉冲主控制电路减法计数器交通信号灯状态控制东西方向信号灯南北方向信号灯图图1 1交通信号灯操纵系统原理框图交通信号灯操纵系统原理框图交通灯原理操纵如上图所示，它要紧由秒脉冲发生器、按时器、译码器、操纵器等部份组成。利用 555 按时器产生秒脉冲送至 74LS192 减法计数器，操纵 74LS192 做减法计算。状态操纵电路74LS162 进行交通信号灯之间的转换。74LS138 输入端接 74LS162 输出端，再对 74LS192 进行预置数。3 3 交通信号灯设计方案实施交通信号灯设计方案实施交通信号灯单元模块功能及
4、电路设计交通信号灯单元模块功能及电路设计 1s 1s 脉冲发生器脉冲发生器以555按时器接外接电路形成多谐荡器，输出频率为 1Hz的脉冲信号，用作74LS162计数器及74LS192减法计数器的 CLK信号。由脉冲频率公式：f=1/(R1+2R2)C要使f=1Hz，可选择R1=43K，R2=50K，C=10uF。形成电路VCCVCC5V5VA1A1VCCRSTDISOUTR1R143k43kR2R250k50kC1C11010F FTHRTRICONGND555_VIRTUAL555_VIRTUALGNDGND图图2 2脉冲发生器脉冲发生器状态操纵单元状态操纵单元主控电路属于时序逻辑电路，状态
5、操纵器是系统的核心部份，通过 74LS162 操纵主支干道红绿黄灯亮灭的四中种装态 S0（南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮），S1(南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮)，S2（南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮），S3（南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮）。令灯亮为“1”、灯灭为“0”,南北干道红绿黄等别离为 R 一、G 一、Y1,东西干道红绿黄等别离为 R 二、G 二、Y2，东西、南北方向交通信号灯的工作是同时进行的。前 25 秒南北方向绿灯亮东西方向红灯亮，以后 5 秒南北方向黄灯亮.东西方向红灯亮，以后 25 秒南北方向红灯亮东西方向绿灯亮，接着 5 秒南北方向红灯亮.东西方向黄灯亮，一次循环为 60
6、 秒。状态流程图如下：S3S0S1S2图图3 3状态流程转换图状态流程转换图表表 1 1信号灯电路真值表信号灯电路真值表输QB0011入QA0101R10011G11000输Y10100R21100出G20010Y20001状态S0S1S2S374LS162 输出为 0011 时置数，接成四进制计数器，CLK 接状态转换操纵信号。X1X1X3X3X5X5X2X2X4X4X6X6 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 VU2AU2A74LS00D74LS00DU1U13456ABCDENPENT
7、LOADCLRCLKQAQBQCQDRCO1413121115U5AU5A U6AU6A74LS08D74LS08D74LS08D74LS08DU7AU7A U8AU8A74LS08D74LS08D74LS08D74LS08DU3AU3AU4BU4B74LS04D74LS04D74LS04D74LS04DGNDGND791210VCCVCC5V5V74LS162D74LS162D图图 4 4状态操纵电路状态操纵电路初值预置单元初值预置单元当交通灯操纵系统开始工作时，该部份电路将实现各类状态的转换功能。由于 Multisim 的问题，本来预置数为 2 五、五、2 五、5，此刻依照原理，预置数要改
8、成 3 五、五、3 五、5，将数码管显示南北方向绿灯和东西方向红灯的预值（25 秒），预置：001 一、0101；当其减到0 时，计数器产生借位，现在南北绿灯和东西方向红灯同时灭。然后将南北方向黄灯和东西方向红灯的预值（5秒），预置 0000、0101；重复上述转换功能，实现倒计时计数功能。U7U7U8U8DCD_HEXDCD_HEXDCD_HEXDCD_HEXU1U1VCCVCC5V5V123645ABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y715141312111097U4AU4AU5BU5B74LS04D74LS04D74LS04D74LS04DU6AU6A15110911145
9、4ABCDU2U2QAQBQCQDBOCO32671312VCCVCC5V5V151109ABCDU3U3QAQBQCQDBOCO32671312GNDGND74LS138D74LS138D74LS32D74LS32DGNDGNDVCCVCC5V5VLOADCLRUPDOWNGNDGND111454LOADCLRUPDOWN74LS192D74LS192D74LS192D74LS192D图图 5 5初值预置电路初值预置电路数字显示单元数字显示单元用两片计数器 74LS192 接成百进制减法计数器，低位片的借位输出端接高位片的脉冲输入端。高位的借位端用作主操纵电路翻转的脉冲信号来完成状态的改变，
10、同时主操纵电路的输出状态又操纵了减法计数器的下次计数的初值。由置数模块采纳译码器（74LS138）译码。减法计数器的十位和个位别离接译码器和静态数码管来显示时刻的倒计时。通过电路与静态显示管来循环显示 2 五、五、2 五、5 这四个数U3U3U6U6U4U4U5U5DCD_HEXDCD_HEX DCD_HEXDCD_HEXDCD_HEXDCD_HEX DCD_HEXDCD_HEXU1U1151109ABCDLOADCLRUPDOWNQAQBQCQDBOCO32671312VCCVCC5V5V151109ABCDU2U2QAQBQCQDBOCO32671312GNDGNDVCCVCC5V5V11
11、1454GNDGND111454LOADCLRUPDOWN74LS192D74LS192D74LS192D74LS192D图图 6 6数字显示电路数字显示电路交通信号灯电路参数计算及元器件选择交通信号灯电路参数计算及元器件选择交通信号灯系统整体电路图交通信号灯系统整体电路图元器件清单元器件清单名称55574LS13874LS16274LS19274LS0074LS3274LS0474LS08DCD_HEXCR信号灯作用定时器编码器同步计数器减法计数器与非门或门非门与门数码管电容电阻显示红绿黄数量1111111144414 4 交通信号灯设计的仿真实现交通信号灯设计的仿真实现仿真软件介绍仿真软件
12、介绍电子线路仿真软件是美国 NI 公司开发的多功能 EDA 高层次工具软件，不单单局限于电子线路的虚拟仿真，而是其在 LabVIEW 虚拟仪器、单片机仿真等技术方面都有更多的创新和提高。它采纳直观的图形界面创建电路，在运算机屏幕上仿真实验室的工作平台，绘制电路图需要的各类元器件，电路仿真需要的测试仪器都可直接从屏幕上选取。仍是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器，能够用比传统实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情形，熟悉经常使用电子仪器的测量方式，并能解决传统电子实验进程中既繁琐、费时，又不便进行观测开路、短路、漏电和过载等情形，因此超级适合电子技术课程的教学和实验
13、。交通信号灯设计仿真实现交通信号灯设计仿真实现X2X2X4X4X6X6X1X1X3X3X5X5 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 VU2AU2A74LS00D74LS00DU1U13456ABCDENPENTLOADCLRCLKQAQBQCQDRCO1413121115U5AU5A U6AU6A74LS08D74LS08D74LS08D74LS08DU3AU3AU4BU4B74LS04D74LS04D74LS04D74LS04DU13U13U16U16U14U14U17U17U7AU7A
14、U8AU8A74LS08D74LS08D74LS08D74LS08DGNDGND791210DCD_HEXDCD_HEX DCD_HEXDCD_HEXDCD_HEXDCD_HEX DCD_HEXDCD_HEX74LS162D74LS162DVCCVCCVCCVCC5V5VU11U11VCCVCC5V5V123645ABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7151413121110975V5VR1R143k43kRSTQAQBQCQDBOCO32671312DISA1A1VCCOUTU4AU4AU12BU12B74LS04D74LS04D74LS04D74LS04DU15AU15A7
15、4LS32D74LS32DU9U9151109ABCDLOADCLRUPDOWNQAQBQCQDBOCO32671312VCCVCC5V5V151109ABCDU10U10GNDGNDGNDGND11VCCVCC145V5V54GNDGND111454R2R250k50kC1C11010F FTHRTRICONGNDLOADCLRUPDOWN74LS138D74LS138D555_VIRTUAL555_VIRTUAL74LS192D74LS192D74LS192D74LS192DGNDGND5 5 总结及心得体会总结及心得体会设计进程中碰到的问题及解决方式设计进程中碰到的问题及解决方式第一次仿
16、真：数码管无法进行倒计时功能，缘故是按时器的没有接好。第二次仿真：数码管倒计时刻过快，5 5.2 2 设计体会设计体会通过本次课程设计，对数字电路的大体知识有了加倍深刻的印象，对 555 按时器有了更深的熟悉，完成了交通灯的设计。对以前所学的电子电路和数电知识既是巩固又是进展。学会了在实践中运用理论，用理论来指导实践，培育了理论联系实际的正确设计思想。通过对课题的设计，训练了运用所学的理论知识去试探问题并联系理论实际解决问题的能力，提高了逻辑思维的能力。在这次课程设计中，培育了实际运用理论的能力，知道理论联系实际去向理问题，也培育了吃苦耐劳的精神，为以后更好的的学习和工作打下了结实的基础，关于
17、咱们来讲是一次宝贵的实践机缘，也是一个宝贵的精神财富。参考文献参考文献1康华光.电子技术基础.模拟部份M.第五版.北京：高等教育出版社，.2沈小丰，余琼蓉 主编 电子线路实验模拟电子实验M.第一版清华大学出版社，2008.3贾更新.电子技术基础实验、设计与仿真.郑州大学出版社，4王革思.数字电路原理设计与实践教程.哈尔滨工程大学出版社，5孙肖子.电子设计指南M.北京：高等教育出版社.6朱彩莲.MULTISIM 仿真实验教材M.西安:西安电子科技大学出版社，2007.7童诗白，华成英 主编.模拟电子基础M.第四版.高等教育出版社，2006.8阎石.数字电子技术基础M.第五版.高等教育出版社，2006.指导教师评语指导教师评语指导教师签字：成绩（60%）年月日答辩过程及评价答辩过程及评价答辩小组签字：成绩（40%）年月日院综合意见院综合意见分管院长签字（盖章）：综合成绩年月日