數(shù)電課程設(shè)計(jì)--交通燈設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程名稱 數(shù)字電子技術(shù) </p><p>　　課題名稱 交通燈控制器 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級(jí) &

2、lt;/p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 黃 望 軍 </p><p>　　2014 年 11 月 7 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書<

3、/b></p><p>　　課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù)</p><p>　　題 目：交通燈控制器</p><p><b>　　專業(yè)班級(jí)： </b></p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b

4、></p><p><b>　　審 批： </b></p><p>　　任務(wù)書下達(dá)日期 2014年10月27日</p><p>　　設(shè)計(jì)完成日期 2014年11月 7日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)總體

5、1</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求1</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路2</b></p><p>　　設(shè)計(jì)框圖.....................................................................................

6、........................................4</p><p><b>　　單元電路設(shè)計(jì)4</b></p><p>　　同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器4</p><p><b>　　譯碼器4</b></p><p>　　十進(jìn)制加／減計(jì)數(shù)器9</p><

7、;p><b>　　秒脈沖產(chǎn)生器12</b></p><p><b>　　其他元件13</b></p><p><b>　　總電路14</b></p><p><b>　　實(shí)際接線圖15</b></p><p>　　安裝及調(diào)試步驟15<

8、/p><p>　　故障分析及電路改進(jìn)16</p><p>　　附錄（元器件清單）17</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　總結(jié)與體會(huì)18</b></p><p><b>　　評(píng)分表20</b></p&

9、gt;<p><b>　　一、設(shè)計(jì)總體</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)并制作交通燈控制電路；</p><p><b>　　2.電路功能為：</b></p><p>　　1）采用兩位數(shù)碼顯示器顯示南北方向時(shí)間

10、；采用兩位數(shù)碼顯示器顯示東西方向時(shí)間；</p><p>　　2）交通燈控制器工作流程如下：</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用主干道和支干道分開實(shí)現(xiàn)功能，但又相互配合的思路，用時(shí)間的相關(guān)性將主干道與支干道的信號(hào)燈的亮滅相聯(lián)系起來。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的要求：主干道

11、綠燈45秒，支干道綠燈25秒；每次由綠燈變?yōu)榧t燈時(shí)，應(yīng)有5秒黃燈亮作為過渡；則其時(shí)間循環(huán)圖如下所示：</p><p>　　圖2.2 主干道時(shí)間循環(huán)圖</p><p>　　圖2.3 支干道時(shí)間循環(huán)圖</p><p>　　對(duì)于其中一條干道，系統(tǒng)的工作流程圖如下所示：</p><p>　　系統(tǒng)工作原理如下：初始狀態(tài)，對(duì)于主干道，計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)30秒，

12、在CP脈沖的作用下開始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)褂?jì)數(shù)至零時(shí)，可以對(duì)信號(hào)燈控制電路產(chǎn)生一個(gè)上升沿的單脈沖，該脈沖將作為74LS160的脈沖輸入，完成一次計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)綠燈，黃燈和紅燈的亮滅的控制，此時(shí)紅燈亮，當(dāng)三種信號(hào)燈完成一次狀態(tài)變化時(shí)，將變化的信號(hào)傳送給74LS138譯碼器，由該譯碼器選中相應(yīng)的倒計(jì)數(shù)置，并將該倒計(jì)數(shù)置給計(jì)數(shù)器74LS192，完成一次工作循環(huán)，然后是5秒的黃燈，最后是30秒的紅燈。對(duì)于支干道而言，循環(huán)時(shí)間是35秒，30秒，5秒，其

13、具體的循環(huán)過程與主干道一致。</p><p><b>　　1.3總體設(shè)計(jì)框架</b></p><p><b>　　二、單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls160的引腳圖如圖。</p><p>　　74LS160的功能表如下</p><p>

14、　　因?yàn)?4ls160控制的是從0開始到3是一個(gè)循環(huán)因此要將其將輸出的Q1，Q2通過與與非非門接到置數(shù)端的引腳來控制循環(huán)</p><p><b>　　2.2譯碼器</b></p><p>　　二進(jìn)制譯碼器的輸入是一組二進(jìn)制代碼，輸出是一組與輸入代碼一一對(duì)應(yīng)的高，低電平信號(hào)。由于需要反饋信號(hào)，需要2進(jìn)制進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由此用到3-8二進(jìn)制譯碼器74138.其引腳圖如下：<

15、;/p><p><b>　　真值表如下</b></p><p>　　從功能表中我們都可以看到74LS138的八個(gè)輸出引腳，任何時(shí)刻要么全為高電平1—芯片處于不工作狀態(tài)，要么只有一個(gè)為低電平0，其余7個(gè)輸出引腳全為高電平1。由該譯碼器來控制甲乙道的紅綠黃燈的狀態(tài)和74ls192的置數(shù)。如果出現(xiàn)兩個(gè)輸出引腳同時(shí)為0的情況，說明該芯片已經(jīng)損壞。</p><p

16、>　　通過74ls138譯碼器來控制東西，南北方向的六個(gè)顯示燈</p><p><b>　　其真值表如下：</b></p><p>　　由真值表可知各信號(hào)燈的邏輯函數(shù)表達(dá)式為：</p><p><b>　　G=Y3’</b></p><p>　　Y=Y0’(1HZ)</p>&l

17、t;p><b>　　R=（Y1Y2）’</b></p><p><b>　　g= Y1’</b></p><p>　　y= Y2’(1HZ)</p><p>　　r= （Y0Y3）’</p><p>　　據(jù)上述邏輯函數(shù)表達(dá)式經(jīng)化簡根后可畫出交通燈信號(hào)控制</p><p>

18、;　　2.3十進(jìn)制加／減計(jì)數(shù)器</p><p>　　74ls192的功能表：</p><p><b>　　它的主要功能為：</b></p><p>　　① CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端。 ② LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。 ③ CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。 ④ CO為

19、進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出， ⑤ BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。</p><p>　　74ls192的引腳圖如下</p><p>　　通過74ls192來控制倒計(jì)時(shí)的時(shí)間</p><p>　　邏輯電路的真值表如下所示：</p><p>　　顯示的時(shí)間應(yīng)該是南北方向29-0、4-0東西方向4-0、29-0<

20、;/p><p><b>　　2.4秒脈沖產(chǎn)生器</b></p><p><b>　　2.5其他元件</b></p><p>　　1、74ls04六非門的引腳圖 ：</p><p><b>　　真值表如下</b></p><p>　　2、74l00兩輸入與非門

21、的引腳圖</p><p><b>　　真值表如下</b></p><p><b>　　2.6總電路設(shè)計(jì)圖</b></p><p><b>　　三、實(shí)際接線圖</b></p><p><b>　　四、安裝、調(diào)試步驟</b></p><p&

22、gt;　　1、第一步確認(rèn)我們仿真好的元器件在實(shí)驗(yàn)室器材室是否有領(lǐng)。如沒有所需器件，則需要從現(xiàn)有元器件中找到具有類似功能的元器件進(jìn)行替換。另外在仿真圖上要特別注意線的重疊。</p><p>　　2、第二步按照仿真圖，上報(bào)班長所需領(lǐng)取的元器件，注意，領(lǐng)器件時(shí)記得多領(lǐng)一兩個(gè)備用。</p><p>　　3、第三步測(cè)驗(yàn)設(shè)備，領(lǐng)到器件和實(shí)驗(yàn)箱后，檢測(cè)元器件是否有斷腳。另外檢測(cè)試驗(yàn)箱，管腳插口是否有被堵

23、的。顯示管也是需要注意的地方，因?yàn)轱@示管特別容易燒壞，測(cè)線，用萬能表或者顯示燈測(cè)驗(yàn)每一根導(dǎo)線連接是否良好，第四，測(cè)驗(yàn)芯片，按照各芯片的功能測(cè)試芯片是否能正常工作，不能工作的要及時(shí)向老師調(diào)換。</p><p>　　4、排版、接線，首先，根據(jù)仿真圖上各器件的位置，排好所要用的芯片，注意盡可能的排得合理，稀松，因?yàn)槲覀兯玫男酒灏逑葘?duì)比較小的，且電路比較復(fù)雜。第二，接線時(shí)應(yīng)該一個(gè)一個(gè)模塊接，接好后依次檢查，切忌接完所

24、有電路時(shí)在檢查，那樣一旦接錯(cuò)檢查就非常困難。</p><p>　　5、調(diào)試，當(dāng)接完所有的線后，打開電源，調(diào)試、驗(yàn)證電路是否符合要求。</p><p>　　6、驗(yàn)收，當(dāng)電路完全符合要求且正確時(shí)，可讓指導(dǎo)老師驗(yàn)收并考慮做拓展功能。</p><p>　　五、電路故障分析及電路改進(jìn)</p><p>　　故障一：本來我們是想用8輸入的數(shù)碼顯示管，后來發(fā)

25、現(xiàn)8腳數(shù)碼顯示管無法正常使用便修改了電路圖，改為四輸入的數(shù)碼顯示管。 </p><p>　　故障二：在連接好電路圖后發(fā)現(xiàn)，數(shù)碼顯示管以及交通燈均不亮。</p><p>　　結(jié)果：沒有接好5V的電源線</p><p>　　故障三：在正常通電之后，我們發(fā)現(xiàn)在計(jì)數(shù)到0時(shí)才跳轉(zhuǎn)到30，這樣使原來計(jì)數(shù)為30秒變成實(shí)際上的31秒。</p><p>　　結(jié)

26、果：我們把異步清零弄成了同步清零導(dǎo)致多出1秒</p><p>　　六、附錄（元器件清單）</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)箱（1個(gè)）</b></p><p>　　同步十進(jìn)制加減法計(jì)數(shù)器74192（2）</p><p>　　同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74160（1個(gè)）</p><p>　　3線8線譯碼器7

27、4138（1）</p><p>　　非門74lSL04（2個(gè)）</p><p>　　與非門74SL00（2個(gè)）</p><p>　　或門74SL32（1）</p><p>　　與門74SL10（2）</p><p><b>　　共陰極顯示管（2）</b></p><p>&

28、lt;b>　　指示燈（6）</b></p><p><b>　　導(dǎo)線若干</b></p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與仿真》孫勝麟 郭照南主編</p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》 李毅 謝松云 主編</p>

29、;<p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 閻石 主編</p><p><b>　　八、總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　在這兩周的課程設(shè)計(jì)中我感悟了很多，也許你的一念之差就會(huì)導(dǎo)致電路圖變得復(fù)雜，在剛開始的幾天我們組內(nèi)成員經(jīng)過不斷查閱資料，自己畫圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出一個(gè)由14塊芯片組成的電路圖。經(jīng)過艱難的仿真過程，終于將這個(gè)電路圖仿真好。但在領(lǐng)元器件時(shí)

30、發(fā)現(xiàn)我們?cè)S多器件沒有，原先在仿真中用到的8輸入數(shù)碼顯示管也無法使用，另外74ls48也領(lǐng)完。于是我們又開始設(shè)計(jì)，仿真。同與我們課題一樣的另外一組進(jìn)行討論，期間我們發(fā)現(xiàn)我們用74ls48四線制八線譯碼器是多余的，完全可以直接接入四輸入共陰極數(shù)碼顯示管。不僅讓我們難于尋找器件，更使我們的接線圖變得凌亂與復(fù)雜。進(jìn)過兩組不斷的討論，設(shè)計(jì)。我們組的電路圖由原來的14片芯片簡化到6片芯片。這樣為我們下一星期的接線打好了良好的基礎(chǔ)。</p>

31、;<p>　　在第一次接線過程中，我們首先將所有芯片插好，沒有檢查芯片是否能夠正常工作。就按照線路圖接線，雖然說很快就將線接好。但是，在打開電源開關(guān)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)黃燈不停地閃爍。而且數(shù)碼顯示管也不亮。最后實(shí)在沒有檢查出錯(cuò)誤，只好重新接線。經(jīng)過第一次接線的教訓(xùn)，我們觀察了其他組的接線方法，發(fā)現(xiàn)他們?cè)诮泳€之前要一一檢測(cè)芯片的好壞。這對(duì)我們啟發(fā)很大，我們通過每一塊芯片的工作原理進(jìn)行一一檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)74ls38芯片是壞的。我們?cè)诖_定芯片

32、是好的之后開始重現(xiàn)接線，從數(shù)碼顯示管開始到黃綠燈。當(dāng)線接好時(shí)，通電之后依舊發(fā)現(xiàn)黃燈閃而數(shù)碼顯示管不亮。不得已又重新再來，第三次接線我們開始一部分一部分分開接，先接好計(jì)數(shù)器部分。發(fā)現(xiàn)能正常工作，然后再接黃綠燈部分。最后果然這種分部接線法很實(shí)用，我們?cè)诎l(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)可以排除另一部分對(duì)其的影響，使效率得到了提高。這個(gè)接線過程花費(fèi)了我們3天時(shí)間，周六也在接，終于在星期一就能調(diào)試出來。</p><p>　　在這次數(shù)字電子課程設(shè)

33、計(jì)中，我從中感悟到很多。在設(shè)計(jì)電路上，對(duì)芯片的了解是這次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，我們要知道自己需要什么芯片，也要知道什么樣的芯片與所需芯片有什么相似功能在沒有所需芯片時(shí)能夠找到代替品。團(tuán)隊(duì)合作在這次設(shè)計(jì)中起到了至關(guān)重要的作用。通過兩組電路的互補(bǔ)得到了一個(gè)簡單，實(shí)用的電路圖。在接線過程中，一步一步細(xì)心的檢測(cè)和接線也是很重要的。不能由于急于求成而放棄其中一些重要的步奏，這樣往往是事與愿違。通過這次課程設(shè)計(jì)使我們對(duì)數(shù)字電子有了更加進(jìn)一步的了解，更從中得到

34、了不少感悟</p><p><b>　　。</b></p><p>　　電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)分表</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：________________</p><p>　　日 期：________________</p><p>　　注：①表中標(biāo)*號(hào)項(xiàng)目是硬件制作或軟