交通指示燈課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　課程名稱： </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： </p><p>　　院 系： </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　201 年 月 日 <

3、/p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p><b>　　交通指示燈</b></p><p>　　摘 要：設(shè)計(jì)制作一個(gè)十字路口交通指示燈簡(jiǎn)易控制電路，紅燈亮表示停止，綠燈亮表示通行，通行和停止時(shí)間各為30秒，通行和停止時(shí)間用數(shù)碼管顯示，采用倒計(jì)時(shí)方式。脈沖信號(hào)用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路來產(chǎn)生的。74LS192可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

4、的減法功能和74LS47譯碼器構(gòu)成譯碼電路來實(shí)現(xiàn)電路的減法計(jì)數(shù)。兩個(gè)共陽極數(shù)碼管來顯示譯碼電路實(shí)現(xiàn)的減法計(jì)數(shù)。74LS74正沿觸發(fā)雙D型觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)交通燈的交替變換。兩組發(fā)光二極管來顯示紅綠燈的變化，整個(gè)電路采用5伏電源供電。利用Multisim 對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，可以得到交通指示燈控制電路。</p><p>　　關(guān)鍵詞：555定時(shí)器；譯碼器；計(jì)數(shù)器；電路仿真</p><p><b

5、>　　目 錄</b></p><p>　　1. 設(shè)計(jì)背景……………………………………………………………………1</p><p>　　1.1社會(huì)背景……………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 專業(yè)背景…………………………………………………………………1</p><p>　　2. 設(shè)

6、計(jì)方案……………………………………………………………………1</p><p>　　2.1任務(wù)分析……………………………………………………………………1</p><p>　　2.2方案論證……………………………………………………………………1</p><p>　　3. 方案實(shí)施……………………………………………………………………2</p><p&g

7、t;　　3.1原理圖設(shè)計(jì)…………………………………………………………………2</p><p>　　3.2電路仿真……………………………………………………………………4</p><p>　　3.3 PCB制作……………………………………………………………………5</p><p>　　3.4安裝與調(diào)試…………………………………………………………………6</p>

8、;<p>　　4. 結(jié)果與結(jié)論 …………………………………………………………………6</p><p>　　5. 收獲與致謝…………………………………………………………………6</p><p>　　6. 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………7</p><p>　　7. 附 件………………………………………………………………………

9、7</p><p>　　7.1電路原理圖…………………………………………………………………7</p><p>　　7.2 PCB布線圖……………………………………………………………8</p><p>　　7.3 元器件清單………………………………………………………………9</p><p><b>　　1. 設(shè)計(jì)背景</b>

10、;</p><p><b>　　1.1社會(huì)背景</b></p><p>　　隨著“數(shù)字化”的浪潮席卷幾乎一切領(lǐng)域。由于電子產(chǎn)品更新的快，新產(chǎn)品開發(fā)速度日新月異 ，所以對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，促進(jìn)了數(shù)字化的飛速發(fā)展。數(shù)字電路的設(shè)計(jì)過程和方法也在不斷的發(fā)展和完善。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)主要是：了解基本的數(shù)字電路知識(shí)，學(xué)

11、習(xí)基本的集成元件的連接方法，以掌握電子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，并且運(yùn)用這些知識(shí)設(shè)計(jì)交通指示燈電路。了解基本的集成芯片并且運(yùn)用之以根據(jù)要求設(shè)計(jì)交通指示燈電路。</p><p><b>　　1.2專業(yè)背景</b></p><p>　　電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學(xué)科，它的觸角伸向各行各業(yè)，小到一個(gè)開關(guān)的設(shè)計(jì)，大到宇航飛機(jī)的研究，都有它的身影，已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)

12、的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。專業(yè)體現(xiàn)了強(qiáng)弱電結(jié)合、電工電子技術(shù)相結(jié)合、軟件與硬件相結(jié)合，具有交叉學(xué)科的性質(zhì)，電力、電子、控制、計(jì)算機(jī)多學(xué)科綜合，使畢業(yè)生具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，是“寬口徑”專業(yè)。還有現(xiàn)在我們學(xué)校正處在發(fā)展過程中，有著很強(qiáng)的生命力和活力。為了使學(xué)生能夠適應(yīng)當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展，在學(xué)校的大力支持和系里老師的領(lǐng)導(dǎo)下開展了這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)，從而培養(yǎng)我們的獨(dú)立分析，處理解決問題的能力

13、，加強(qiáng)學(xué)生之間的團(tuán)結(jié)。</p><p><b>　　2. 設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　2.1 任務(wù)分析</b></p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，分析可知，555定時(shí)器產(chǎn)生矩形脈沖，用計(jì)數(shù)器和譯碼器實(shí)現(xiàn)置數(shù)，控制數(shù)碼管進(jìn)行倒計(jì)時(shí)工作，用D觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)紅綠燈的變化。</p><p&g

14、t;<b>　　2.2 方案論證</b></p><p>　　第一，脈沖的產(chǎn)生。由555定時(shí)器、2個(gè)電阻和2個(gè)電容一起構(gòu)成的周期為一秒的時(shí)鐘周期發(fā)生器，為電路提供時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　第二，計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)。采用74LS192實(shí)現(xiàn)，脈沖信號(hào)接入74LS192的倒計(jì)時(shí)控制端CNT DWM端，讓其實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能。第二部分倒計(jì)時(shí)控制電路需要用到兩片74LS192，接入脈

15、沖信號(hào)的74LS192的預(yù)置數(shù)為0000，由該芯片的借位輸出端TC DWN控制第二片74LS192（該芯片的預(yù)置數(shù)為0011）的倒計(jì)時(shí)控制端，用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)個(gè)位由九變?yōu)榱銜r(shí)，十位數(shù)值減少一，從而實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)30秒的功能。第二部分的兩個(gè)芯片的預(yù)置數(shù)控制端和預(yù)置數(shù)為0011的芯片的借位輸出端連在一起，用于實(shí)現(xiàn)每倒計(jì)時(shí)30秒后，兩個(gè)芯片返回為預(yù)置數(shù)，即重新從30秒開始倒計(jì)時(shí)。</p><p>　　第三，譯碼顯示部分。由兩片7

16、4LS47實(shí)現(xiàn)譯碼功能，再由兩個(gè)七段共陽極數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示輸出功能。</p><p>　　第四，紅綠燈交替顯示。由預(yù)置數(shù)為0011的74LS192的借位輸出端TC DWN作為此芯片的輸入控制端，該部分的基本部分為由D觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器，每倒計(jì)時(shí)30秒后其輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，接在兩個(gè)輸出端紅綠燈翻轉(zhuǎn)一次。</p><p>　　由以上四個(gè)基本部分構(gòu)成的電路即可實(shí)現(xiàn)交通燈設(shè)計(jì)要求。</p&g

17、t;<p><b>　　3. 方案實(shí)施</b></p><p><b>　　3.1 原理圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　第一、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)。 </p><p>　　555多諧自激振蕩集成電路制成，與兩個(gè)48千歐電阻和一個(gè)10uf電容還有一個(gè)0.01uf電容一起構(gòu)成周期為一秒的時(shí)鐘周期發(fā)生器，為電路提供時(shí)鐘

18、信號(hào)，支持整個(gè)電路的工作。555定時(shí)器的引腳圖如1圖所示，用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器如圖2所示。</p><p>　　圖1 555定時(shí)器的引腳圖</p><p>　　圖2 用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器 </p><p><b>　　第二、顯示電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由74LS192N計(jì)數(shù)器和74L

19、S47N譯碼器組成,用以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管正常工作，其中可逆計(jì)數(shù)器用減法的，并且在時(shí)鐘電路的控制下讓數(shù)碼管工作，進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。我們將振蕩電路所產(chǎn)生的周期性脈沖信號(hào)接入計(jì)數(shù)器的14引腳從而實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的減法功能，再將計(jì)數(shù)器與譯碼器連接起來最終構(gòu)成部分，再將信號(hào)接入數(shù)碼管，使數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)。顯示電路如下圖3所示。</p><p>　　其中74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列

20、及邏輯符號(hào)如下圖4、圖5所示。</p><p><b>　　圖3 顯示電路圖</b></p><p>　　圖4 74LS192引腳排列圖</p><p>　　圖5 74LS192邏輯符號(hào)圖</p><p>　　圖中：為置數(shù)端，為加計(jì)數(shù)端，為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端，為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)

21、數(shù)器輸入端，為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端</p><p>　　表1 74LS192功能表</p><p><b>　　3.2 電路仿真</b></p><p>　　在各單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，按照總體電路圖在仿真軟件Multisim上選擇芯片并進(jìn)行連接，然后啟動(dòng)開關(guān)觀察。將電路在Multisim上連接好后，為各個(gè)電阻和電容選取適

22、當(dāng)值，然后打開Multisim的開關(guān)，根據(jù)紅綠燈亮滅情況及示倒計(jì)時(shí)裝置情況判斷電路是否正常。通過仿真，我們的電路原理圖無誤。</p><p><b>　　圖6 仿真圖</b></p><p>　　3.3 PCB制作</p><p>　　在布線前要在Altium Designer中完成對(duì)電路圖個(gè)元件的封裝。在封裝時(shí)，要注意，因?yàn)閷?duì)于同一個(gè)元件

23、可能又多種封裝方式。封裝時(shí)根據(jù)所給元件的類型選擇合適的封裝對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行封裝。封裝完成后，把原理圖導(dǎo)入PCB板。導(dǎo)入PCB板后，再對(duì)元件的位置重新手動(dòng)擺放，使盡量少的線重疊，以減少布線時(shí)的跳線出現(xiàn)。按照要求采用電源閑和地線要求采用0.8mm或是0.6mm,如果從兩個(gè)焊盤中間穿過時(shí)用0.4mm或0.3mm。信號(hào)線采用0.5mm，如果從兩個(gè)焊盤中間穿過時(shí)用0.4mm或0.3mm。焊盤的內(nèi)徑用0.8mm或0.85mm。外徑根據(jù)需要進(jìn)行修改，一

24、般為X方向1.6 mm，Y方向2.0mm，或是X方向2.0 mm，Y方向1.6mm。合理布線，在盡量少的采用跳線下應(yīng)整齊美觀。至此完成了PCB的制作。</p><p><b>　　3.4 安裝與調(diào)試</b></p><p>　　在電路的安裝過程中注意元器件特別是發(fā)光二極管是否接反，電路焊制過程中焊錫千萬不要與銅融合以防止短路，電路完成安裝后，進(jìn)行第一次調(diào)試，發(fā)現(xiàn)電路工

25、作不理想，仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)電路中存在斷路，用跳線把斷開處焊接好之后，用萬用表測(cè)時(shí)后發(fā)現(xiàn)電路斷開處正常工作。進(jìn)行第二次調(diào)試，發(fā)現(xiàn)電路不穩(wěn)定，用萬用表調(diào)試后發(fā)現(xiàn)電路中存在短路。認(rèn)為是銅和焊錫的少量融合，于是吸錫后重新焊接，進(jìn)行調(diào)試后發(fā)現(xiàn)問題得到解決，第三次調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，電路顯示模塊不工作，進(jìn)行若干次修改，問題仍沒得到解決。</p><p><b>　　4. 結(jié)果與結(jié)論</b></p>

26、<p>　　將弄好的PCB版圖進(jìn)行元器件的排放，在盡量少用跳線的指導(dǎo)下進(jìn)行布線工作，最終做出下面的圖。再根據(jù)做好的PCB圖來進(jìn)行制板工作，最終制成一塊合適的電路板。再在所做的電路板上進(jìn)行元器件的焊接工作，焊接完后進(jìn)行</p><p>　　電路的檢查，看所焊電路板電路是否正常工作。最后加上5v電壓后，電路顯示模塊不工作，進(jìn)行若干次修改，問題仍沒得到解決。</p><p><b

27、>　　5. 收獲與致謝</b></p><p>　　這次為期兩個(gè)星期的數(shù)字電路實(shí)習(xí)，讓我受益匪淺。不僅讓我更好的熟悉和使用Altium Designer軟件，更加深了我對(duì)數(shù)字電路原理的理解。另外，我更切身體驗(yàn)到做事與做學(xué)問的區(qū)別，團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)一致共同克服困難的氛圍和做實(shí)驗(yàn)要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏?zhǔn)則讓我對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)有了新的展望。這次課程設(shè)計(jì)我深刻意識(shí)到細(xì)心的重要性。也許是第一次做數(shù)電課程設(shè)計(jì)，難免會(huì)遇到各種各樣

28、的問題，而且我深刻的認(rèn)識(shí)到在設(shè)計(jì)的過程中自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)認(rèn)識(shí)得不夠深刻，掌握得不夠牢固，理解的不夠透徹?？傮w來說,這次實(shí)習(xí)使我受益匪淺。在摸索該如何設(shè)計(jì)程序使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程,培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維, 增強(qiáng)了實(shí)際操作能力。如果不能認(rèn)真謹(jǐn)慎的工作，我們的設(shè)計(jì)不會(huì)達(dá)到預(yù)期的效果。還有不論遇到什么困難，不要對(duì)自己失去信心。在以后我要更加努力學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自己獨(dú)立思考的能力，彌補(bǔ)自身的不足，提高自己的綜合素質(zhì)。</p>

29、<p>　　這次設(shè)計(jì)過程中我要感謝李立老師，李淇老師，姚璉老師的耐心指導(dǎo)以及在設(shè)計(jì)中給出的寶貴建議和意見，教會(huì)我對(duì)Altium Designer和Multisim的使用，以及搭檔在設(shè)計(jì)原理圖中所做的幫助，我再次表示深深的感謝！</p><p><b>　　6. 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出

30、版社，2005. </p><p>　　[2] 臧春華.電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2005.</p><p>　　[3] 邱關(guān)源，羅先覺.電路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[4] 閻 石.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.</p><p>　　[5]

31、張陽天，韓異凡.Protel DXP電路設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2005.</p><p><b>　　7. 附件</b></p><p><b>　　7.1 電路原理圖</b></p><p>　　電路原理圖如圖7所示。</p><p><b>　　圖7 電路原理圖</

32、b></p><p>　　7.2 PCB布線圖</p><p>　　PCB布線圖如圖8所示。</p><p>　　圖8 PCB布線圖</p><p><b>　　7.3 元器件清單</b></p><p>　　元器件清單如表2所示。</p><p><b>