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1、XXX 学院课程设计报告课程名称：数字电子技术课程设计设计题目： 班级：单双号题目不同09 电子信息工程 2 班姓名：XXXXX学号：XXXXX指导教师：XXXXXXX教师评语：课程设计任务书题 目：交通灯掌握电路一、 简述为了确保十字路口的车辆顺当、畅通地通过，往往都承受自动掌握的交通信号灯来进展指挥。其中红灯R亮表示该条道路制止通行；黄灯Y亮表示停车；绿灯G亮表示允许通行。二、设计任务和要求任务：设计制作一个十字路口交通灯掌握电路。设计要求：由一条主干道和一条支干道的集合点形成十字穿插路口，为确保车辆安全、快速通行，在穿插路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯，红灯亮制止通行，绿灯亮允
2、许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外，设计要求如下：1用红、绿、蓝三色发光二极管作信号灯，用传感器或用规律开关代替传感器作检测车辆是否到来的信号，设计制作一个交通灯掌握器(2由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道处于常允许通行的状态，而支干道有车来才允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。（3） 当主、支干道，均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行 24秒，支干道放行 20 秒，设立 24 秒和 20 秒即使显示电路。（4） 在每次由亮绿灯转变成亮红灯的转换过程中间，要亮4 秒的黄灯作为过渡，以行驶中的车辆有时间停到制止线以外，设置
3、4 秒计时显示电路。交通灯态序表如下：态序主干道 支干道 时间1 绿灯亮 循序通行红灯亮不允许通行 24s2 黄灯亮 停 车 红灯亮 不允许通行 4s3 红灯亮 不允许通行 绿灯亮 允许通行20s4 红灯亮黄灯亮 停车 4s三、可选用器材1. 通用试验底板 2. 直流稳压电源 3. 交通信号灯及汽车模拟装置 4. 集成电路：74LS74、74LS164、74LS168、74LS248 及门电路目录一、设计任务与要求 1二、方案设计与论证 22.1 秒脉冲和分频器 22.2 交通灯掌握器 32.3 显示掌握局部 42.4手动/自动掌握，夜间掌握-42.5系统框图 4三、单元电路设计与参数计算-5
4、3.1秒脉冲和分频器电路的设计-53.2扭环形 12 进制计数器及信号灯电路设计-53.3 数码管显示电路设计 63.4 手动掌握电路设计 7四、仿真过程与仿真结果-74.1秒脉冲与分频器的仿真-74.2扭环形 12 进制计数器及信号灯电路仿真-84.3 数码管显示电路仿真 94.4 手动掌握电路仿真 9五、总原理图及元器件清单-95.1 总原理图 105.2 元件清单 11六、安装与调试 11七、性能测试与分析12八、结论与心得13九、参考文献13二、方案设计与论证依据设计任务和要求，设计方案可以从以下几局部进展考虑。1、秒脉冲和分频器555 定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路，利用它
5、能便利的构成多谐振荡器，即我们要使用的秒脉冲。因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为 5:1:6，所以，假设选21 秒为一单位时间，则计数器每计 21 秒输出一个脉冲。这一电路可以用 74LS161 级联构成 21 进制对 555 出来的秒脉冲进展分频。2、交通灯掌握器由波形图可知，计数器每次工作循环周期为 12，所以可以选用 12 进制计数器。计数器可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。这里我们选用中规模 74LS164 八位移位存放器组成扭环形 12 进制计数器。扭环形计数器的状态表如表 1.3 所示。t计数器输出南北方向东西方向Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5NSG
6、NSY NSREWG EWY EWR表 1.3 状态表000000010000111000001000012100000100001311100010000141111001000015111110000016111111001100701111100110080011110011009000111001100100000110011001100000100100依据状态表，我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的规律表达式： 东西方向 绿： EWG = Q4 Q5黄： EWY = Q4 Q5 (EWY = EWY CP1)红： EWR = Q5南北方向 绿： NSG = Q4 Q5黄：
7、EWY = Q4 Q5 (NSY = NSY CP1)红： NSR = Q5由于黄灯要求闪耀几次，所以用时标 1s 和 EWY 或 NSY 黄灯信号相“与”即可。3、 显示掌握局部显示掌握局部实际上是一个定时掌握电路。当绿灯亮时，使 74LS192 构成的减法计数器开头工作用对方的红灯信号掌握，每来一个秒脉冲，使计数器减 1，直到计数器为“0”而停顿。由以上分析可知要减的时间是红灯亮的时间。绿、黄、红灯所亮时间比例分别为 5:1:6，假设取单位时间为 21S，则红灯亮 126S， 故 74LS192 要用级联的方式构成 126 进制。由于是用对方的红灯信号掌握计数器的工作，故可将红灯信号接计数
8、器的清零端。而计数器的置数有两种方案。方案一：由于是减计数，故0 下去就为 9 计数器的输出最高位必为“1”，可通过非门接到置数端，制成 126。方案二：利用计数器的借位位，借位是低电平有效，故可以直接接到计数器的置数端，制成所需的数值。译码显示可用 CC4511 BCD 码七段译码器，显示器用七段共阴极 LED 显示器。4、手动/自动掌握，夜间掌握这可用一选择开关进展，当置于手动位置时，手动输入单脉冲，该脉冲可以由与非门构筑的 RS 触发器供给，使交通灯位于某一位置上，开关在自动位置时， 则交通信号灯按自动循环工作方式运行。夜间时，将夜间开关接通，黄灯闪亮。打向夜间开关时可以将秒脉冲接黄灯。
9、5、系统框图如以下图所示：信号灯数码显示扭环形计数器倒计数器手动/自动掌握开关分频器手动输入脉冲秒脉冲三、单元电路设计与参数计算1、秒脉冲与分频器电路的设计取 C2=1OuF,可调电阻为 2K，R1=R2=71K,则 555 输出的脉冲周期为 1S。由 74LS161 构成 21 进制，对脉冲分频，如上图所示，高位芯片的最低输出位即为 21S 输出一个脉冲。2、扭环形 12 进制计数器及信号灯电路设计原理图如下所示 74LS164 构成 12 进制的扭环形计数器。信号灯的连接依据： 东西方向 绿： EWG = Q4 Q5黄： EWY = Q4 Q5 (EWY = EWY CP1)红： EWR
10、= Q5南北方向 绿： NSG = Q4 Q5黄： EWY = Q4 Q5 (NSY = NSY CP1)红： NSR = Q53、数码管显示电路设计QQ图中绿线为 74LS164 的5 ； 蓝线为 74LS164 的 5 。4、手动掌握电路设计手动掌握电路是由两个与非门组成的 RS 触发器来实现的，按下按键，输出一个脉冲，让该脉冲输入 74LS164，使其移位计数，从而可以掌握信号灯位于某一状态。四、仿真过程与仿真结果1、秒脉冲与分频器的仿真红线是秒脉冲出来的信号，蓝线是分频器出来的信号。2、扭环形 12 进制计数器及信号灯电路仿真3、手动掌握电路仿真五、总原理图及元器件清单1、总原理图2、
11、元件清单元件序号型号主要参数数量备注174LS74/114 脚274LS164/114 脚374LS04/114 脚474LS192216 脚574LS08/214 脚6NE555/18 脚7CC4511216 脚8自锁开关/16 脚9共阴数码管1 位23、8 脚公共端10碳膜电阻68K21/4 W11碳膜电阻1K61/4 W12发光二极管绿、黄、红6各 1 个13瓷片电容103/0.01uF1/14电解电容10uF/25V1/15排针40P 一排1/排8116IC 座145164六、安装与调试本设计先通过 Multisim 11.0 的仿真调试得到合理的设计图，再通过 Protel软件印刷电
12、路板，焊接好电路板后先观看实际效果。再测试各个模块电路的功能。以下图为该设计 PCB 图：下表为测试表: 测试工程秒脉冲电路74LS74 分频器电路74LS164 构筑的 12 进制扭环形计数器74LS192 减计数器及译码显示电路七、性能测试与分析测试方法给 555 上电用示波器测试 555的 3 脚的输出用示波器观看 74LS74 的输出与时钟输入端测试方法同上观看数码管能否正常显示及正常置数测试结果波形稳定，周期或许为 1S工作正常，为 2 分频工作正常上电置成 12 与理论相符经过测试，数码管显示功能正常，且能被正常置数；显示时间与信号灯亮的时间步调全都。电路无规律上的错误，总体正常。
13、全部集成芯片的空置脚需要经过悬空或接地处理，否则芯片的功能尤其是使能端可能无效。八、结论与心得为期一个星期的数电实训已经完毕，我选作的课题也根本上完成了设计任务但是由于制版的缘由和芯片的不够导致无法调试，我设计的交通灯规律掌握电路在软件上能正常显示红灯所亮的时间，开头看到课题时一点思路都没有，只能看着系统框图去找一个个芯片及它们的使用方法，一天下来根本没什么成就，后来开头渐渐有了头绪，开头一个个模块去仿真，而且使用 Multisim 11.0 仿真时， 很快就将整个系统电路仿真出来，效果根本能满足设计要求。接下来就是用 Protel 制版，由于集成芯片有十几片之多，自己一开头不清教师讲的总想把
14、全部东西弄到一起布线，没想到在座单面板的状况下是不行能很快完成的，不出来也是跳线很多，最终还是一个个模块去布线。然后就是转印、腐蚀、焊接，时各个模块都很正常，唯有74LS192 构筑的减计数器不能被正常置数，但数码管所流淌的时间与红灯亮的时间是相等的，这就更说明白是计数器的置数出问题了，开头时的设计是让高位的 74LS192 的高位输出通过非门接到各片 74LS192 的置数端，但是消灭了一个惊异的现象，非门在高电寻常不反相，导致 74LS192 不能置数，认真检查原理图，一切都正常，PCB 图也没问题，板子也没什么明显的问题，最终没有方法只能换一种置数方式，利用高位 74LS192 的借位位，由于借位是低电平有效，所以直接将其接到置数端，只要一有借位则被置数。总之这个星期的所学对我各方面的学问和技能应用力量都有了个提高，并将受益无穷。九、参考文献1 张 蓬 等编 著.Protel DXP 电路设计入门与应用.北京：机械工业出版社2 付家才 主编. 电子试验与实践.北京：高等教育出版社3 阎 石 主编. 数字电子技术根底第五版.北京：高等教育出版社4 华成英 童诗白 主编. 模拟电字技术根底第四版.北京：高等教育出版