《數(shù)字電路》課程設(shè)計(jì)報(bào)告-交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　2010級(jí)通信工程</b></p><p>　　《數(shù)字電路》課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　2012年11月06日</p><p>　　題目：交通燈控制電路</p><p>　設(shè)計(jì)題目交通燈控制電路</p><p>　姓名及學(xué)號(hào)</p><p&g

2、t;　學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院</p><p>　專業(yè)通信工程</p><p>　班級(jí)2010級(jí)4班</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)的要求1</b></p><p><b>

3、;　　1.1基本要求1</b></p><p><b>　　1.2提高要求1</b></p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><p><b>　　3 實(shí)驗(yàn)原理1</b></p><p><b>　　4 電路設(shè)計(jì)3</b&

4、gt;</p><p>　　4.1電路原理設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖3</p><p><b>　　4.2設(shè)計(jì)模塊4</b></p><p>　　4.2.1秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)4</p><p>　　4.2.2定時(shí)器的設(shè)計(jì)4</p><p>　　4.2.3控制器的設(shè)計(jì)5</p><p

5、>　　4.2.4譯碼器的設(shè)計(jì)6</p><p>　　4.3系統(tǒng)電路圖8</p><p>　　5 電路板的制作及焊接調(diào)試8</p><p>　　5.1 PCB圖的制作8</p><p>　　5.2 電路板的制作9</p><p>　　5.3 電路板的焊接和調(diào)試9</p><p>

6、<b>　　6 心得體會(huì)10</b></p><p><b>　　7 參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　8 鳴謝12</b></p><p><b>　　9 附錄13</b></p><p>　　9.1原件清單13</p&g

7、t;<p>　　9.2作品照片14</p><p>　　通信工程專業(yè)《數(shù)字電路》課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　交通燈控制電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)的要求</b></p><p><b>　　1.1基本要求</b></p&

8、gt;<p>　?。?）設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間都設(shè)為25秒；</p><p>　?。?）要求黃燈先亮5秒鐘，才能變換運(yùn)行車道；</p><p>　?。?）黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次。</p><p><b>　　1.2提高要求</b></p>

9、<p>　?。?）有急救車優(yōu)先通過(guò)功能。當(dāng)有急救車到達(dá)時(shí)，路口的信號(hào)燈全部變紅燈，以便急救車通過(guò)，急救車的通行時(shí)間為10秒，急救車過(guò)后，交通燈恢復(fù)先前狀態(tài)。</p><p>　?。?）交通燈在紅、綠燈交替點(diǎn)亮中，用兩個(gè)數(shù)碼管顯示點(diǎn)亮的燈還能持續(xù)的時(shí)間。 </p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　?。?）根據(jù)

10、設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求選擇電路形式，畫出原理電路圖；</p><p>　?。?）選擇元器件型號(hào)及參數(shù)，并列出器件清單；</p><p>　?。?）利用protel99軟件仿真，畫出PCB圖，然后制作電路板；</p><p>　　（4）在制作好的電路板上焊接好元器件，并完成好電路的測(cè)試和調(diào)整，使有關(guān)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；</p><p>　?。?）寫出設(shè)計(jì)

11、總結(jié)報(bào)告。</p><p><b>　　3 實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　本次試驗(yàn)課題是利用數(shù)字電路，交通燈的系統(tǒng)框圖如圖1：</p><p>　　圖1 交通燈系統(tǒng)框圖</p><p>　　TL：表示甲車道或乙車道綠燈亮的時(shí)間間隔為25秒，即車輛正常通行的時(shí)間間隔。定時(shí)時(shí)間到，TL＝1，否則，TL＝0。</

12、p><p>　　TY：表示黃燈亮的時(shí)間間隔為5秒。定時(shí)時(shí)間到，TY＝1，否則，TY＝0。</p><p>　　ST：表示定時(shí)器到了規(guī)定的時(shí)間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)。由它控制定時(shí)器開(kāi)始下一個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)。</p><p>　?。?）甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間隔TL時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工

13、作狀態(tài)。　　</p><p>　?。?）甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行，乙車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)?！　?lt;/p><p>　?。?）甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TL時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工

14、作狀態(tài)?！　?lt;/p><p>　　（4）甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。</p><p>　　交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別

15、用S0、S1、S3、S2表示。其邏輯表如表1，其邏輯圖如圖2。</p><p><b>　　表1 控制器邏輯表</b></p><p><b>　　圖2 控制器邏輯圖</b></p><p><b>　　4 電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1電路原理設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖<

16、;/p><p><b>　　如圖1所示。</b></p><p><b>　　4.2設(shè)計(jì)模塊</b></p><p>　　4.2.1秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　如圖3所示：</b></p><p><b>　　圖3 秒脈沖發(fā)生器

17、</b></p><p>　　4.2.2定時(shí)器的設(shè)計(jì)</p><p>　　定時(shí)器由與系統(tǒng)秒脈沖（由時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器提供）同步的計(jì)數(shù)器構(gòu)成，計(jì)數(shù)器在狀態(tài)信號(hào)ST作用下，首先清零，然后在時(shí)鐘脈沖上升沿作用下，計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始進(jìn)行增1計(jì)數(shù)，向控制器提供模25的定時(shí)信號(hào)TL，模5的定時(shí)信號(hào)TY，計(jì)數(shù)器選用集成電路74LS160進(jìn)行設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)便。如圖4所示：</p><p&

18、gt;<b>　　圖4 定時(shí)器</b></p><p>　　4.2.3控制器的設(shè)計(jì)</p><p>　　控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號(hào)燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。選用兩個(gè)D觸發(fā)器74LS74做為時(shí)序寄存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件為TL和TY，當(dāng)控制器處于Q1n+1Q0n+1＝ 00狀態(tài)時(shí)，如果TL＝ 0，則控制器保持在00狀態(tài)；如果TL＝

19、01，則控制器轉(zhuǎn)換到Q1n+1Q0n+1＝ 01狀態(tài)。這兩種情況與條件TY無(wú)關(guān)，所以用無(wú)關(guān)項(xiàng)"X"表示。其余情況依次類推，就可以列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST。如表2所示：</p><p>　　表2 控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換</p><p>　　根據(jù)以上方程，選用數(shù)據(jù)選擇器 74LS153來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)D觸發(fā)器的輸入函數(shù)，將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值加到74LS153的數(shù)據(jù)選擇輸入端作為控制信號(hào)．即可實(shí)

20、現(xiàn)控制器的功能。如圖5所示：</p><p><b>　　圖5 控制器</b></p><p>　　4.2.4譯碼器的設(shè)計(jì)</p><p>　　譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出 Q1、 Q0的4種工作狀態(tài)，翻譯成甲、乙車道上6個(gè)信號(hào)燈的工作狀態(tài)，表中A、B代表甲、乙車道。如表3所示：</p><p>　　表3 譯碼器輸出

21、狀態(tài)</p><p><b>　　模塊圖如圖6所示：</b></p><p><b>　　圖6 譯碼器</b></p><p>　　由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的周期性變化CLK脈沖，一部分送給了定時(shí)器的74LS163芯片，另一部分送給了控制器的74LS74芯片。在脈沖ST同時(shí)加到定時(shí)器74LS163芯片的情況下，通過(guò)芯片74LS1

22、0將會(huì)輸出TY、TY非,TL、TL非。即TY和TY非放大的結(jié)果是秒脈沖的5倍,TL和TL非放大的結(jié)果是秒脈沖的25倍。前者輸出的信號(hào)是后者的1/5。將定時(shí)器輸出的TY和TY非,TL和TL非分別作用于控制器的芯片74LS153中，在CLK脈沖置于芯片74LS74中會(huì)輸出高低變化的電平。再通過(guò)電路中的指示燈和470歐的電阻從而得到交通燈的邏輯電路，這種電路的結(jié)果最終通過(guò)小燈的正常閃爍來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p><

23、b>　　4.3系統(tǒng)電路圖</b></p><p><b>　　如圖7所示：</b></p><p><b>　　圖7 系統(tǒng)電路圖</b></p><p>　　5 電路板的制作及焊接調(diào)試</p><p>　　5.1 PCB圖的制作</p><p>　　通過(guò)pr

24、otel99se軟件畫出原理圖，然后經(jīng)過(guò)ERC進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)無(wú)錯(cuò)之后再軟件上自動(dòng)生成PCB圖，然后將生成的原件進(jìn)行布局，最后進(jìn)行手動(dòng)布線鋪銅工作得到PCB圖，如圖8所示：</p><p><b>　　圖8 PCB版圖</b></p><p>　　5.2 電路板的制作 </p><p>　　實(shí)際電路板的制作運(yùn)用已經(jīng)布線好的PCB到實(shí)驗(yàn)機(jī)房制作電路

25、板，電路板經(jīng)過(guò)了鋸面包板，然后經(jīng)過(guò)鉆孔、氧化、打印、高溫附印后，將其放入電解液中腐蝕，等電路部分腐蝕好之后用砂紙?jiān)谒律俺鲢~絲電路，最后用松香防腐蝕。</p><p>　　5.3 電路板的焊接和調(diào)試</p><p>　　對(duì)做好的PCB電路板進(jìn)行擴(kuò)孔及元器件的安裝，然后就是焊接，焊接要防止虛焊脫焊，還要注意在焊接的時(shí)候跳線的處理，以及焊接過(guò)程中焊疤不影響原電路。焊接完成之后進(jìn)行調(diào)試。<

26、/p><p><b>　　6 心得體會(huì)</b></p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)經(jīng)歷了設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)方案，畫出PCB圖，布局，焊接，調(diào)試，，幾個(gè)過(guò)程。其中幾乎每一步我們都經(jīng)歷了挫折，曾一度想要放棄這個(gè)實(shí)驗(yàn)，但是最后我們還是堅(jiān)持下來(lái)了。曾記得，那幾個(gè)夜晚在實(shí)驗(yàn)室中看著那些圖紙一個(gè)個(gè)想，一個(gè)個(gè)設(shè)計(jì)的樣子，當(dāng)我們的作品做好的那一瞬間，驚喜浮上心間。一種從未有過(guò)的成就感出現(xiàn)了。同

27、時(shí)，在此次課程設(shè)計(jì)中，我們對(duì)《數(shù)字電路》這門課程有了更深入的了解，讓我們不再是紙上談兵，實(shí)際操作跟能發(fā)現(xiàn)并且糾正很多問(wèn)題。并且掌握了很多工具的使用及電路的基本調(diào)試能力。</p><p><b>　　7 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，模擬部分（第五版），高等教育出版社</p><p>　　2、74LS160、74

28、LS74、74LS00、555計(jì)時(shí)器等的PDF資料</p><p><b>　　8 鳴謝</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到馬耀庭和薛世華老師的悉心指導(dǎo)，為我們指點(diǎn)迷津，并且及時(shí)幫助我們指出并改正設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。老師們一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，教會(huì)了我們對(duì)待一件事情的應(yīng)有的正確的態(tài)度，同時(shí)也讓我們順利的完成了課程設(shè)計(jì)。在

29、此，深深的感謝馬耀庭老師和薛世華老師對(duì)我們的悉心的指導(dǎo)。</p><p><b>　　9 附錄</b></p><p><b>　　9.1原件清單</b></p><p><b>　　如表4所示：</b></p><p><b>　　表4 原件清單</b>