第一组项目设计报告

一、项目任务本设计通过采用数字电路对交通灯控制电路进行设计,使用交通灯控制电路用数字信号自动控制路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法,指挥各种车辆和行人安全通行,实现路通管理的自动化。因此，在本次课程设计里，将以传统的设计方法为基础来设计交通控制信号灯。在实际情况下，一个路有一个主干道和一个支干道。主干道的车流量较大，即要求主干道绿灯亮的时间长，支干道正好相反。A代表东西方向即主干道B代表南北即支干道R代表红灯亮，Y代表黄灯亮G代表绿灯亮。且设主、支干道红、黄、绿灯亮的四种状态分别由Q2、Q1的四种数值组合表示，时间设置如下（1代表灯亮，代表灯灭1四种状态表示亮灯颜色与时东西方向南北方向00001100010010101010000111010001以设计要求为依据，本方案一共分为秒脉冲信号发生电路、计时电路、控制电路、计时显示电路、信号灯控制电路、紧急状态手动控制电路六大部分组成。最终达到包括两组红黄绿灯（配合路口的双向指挥控制、一组手动与自动控制开关（针对交通指挥交通控制使用、倒计时显示器（显示允许通行或 通行时间）在内的最终设计目标。二、方案论2.1计数器的设计方案一：用74LS192直接构成减计数器，时钟脉冲上升沿到来时，在控制器的作用下置数后开始计数，计数器以减计数向显示译提供信号。方案二：定时器由与系统秒脉冲同步的计数器74LS161构成，时钟脉冲上升沿到来时，在控制信号作用下置数为反码，输出端接入非门后计数器实现计数和倒计时显示的双重功能。方案选择：74LS192是双时钟同步16进制可逆计数器，用它进行减计数与数字显示倒计时相符合。然而由于对74LS161不太熟悉，并且在最初提供的中并没有74LS161，所以最终选择了74LS192。而且由于经常应用，因而使用起来较方便。因而选择方案一。所以最终确定的总体实验方案如下：55574LS192作为计数器分别作为高低位片，将其输出端通过非门和与门与74LS245相连后，把74LS245输出端通过74LS192连到共阳极数码管上，实现倒计时利用状态控制器与计数器的输出对计数器实现置数操作，从而实现模24，模20，模4的转换六个灯按照不同状态分别与74LS192的前两个输出端连接。紧急开总体设计方案框图如图紧急开计时计时显示路信号灯控电秒脉秒脉冲信控制电计时电1总体设计方案框在此电路中，555时钟信号发生器产生一个以秒为单位的CLK脉冲，计数器74LS192CLK脉冲，实现同步计时。通过非门连接计数器输出端与译码驱动电路，在数码管上显示倒计时。将计数器的进位输出C取反用以控制其自身循环置数，对计数器的一片74LS192的输出C通过与门来作为红绿灯状态控制器74LS74的脉冲信号，由此，状态从00至01，历时24s；从0110，历时4s；从1011，历时20s；再从11变至004s依次循环。状态不同计数器置数和红绿灯如何显示不同；计数器置数不同，则模值不同，状态改变时间也不同。三、小组工作分工计1、负责控制电路及手动切换开关设计仿真，并焊接调试电源脉冲电路，2、3.四、项目的设计、仿真及一．秒脉冲信号发生器的设计秒脉冲发生器的功能及组成元件秒脉冲发生器用于产生周期为1秒的的矩形波脉冲，其主要由555组成的多谐振荡器来实现。秒脉冲发生器的工作原理555定时器构成的多谐振荡器如图3所示R1R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端和低电平触发端并接后接到R2C的连接处将放电端接R1R2的连接处。由于接通电源瞬间C来不及充电，电容器两端电压为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1R2C充电，使电压按指数规律上升，当uc（2/3）Vcc时，输出为低电平，放电管VT导通，把从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数 由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间的长短与电容的放电时间有关放电时间常数 随着C的放电，下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出。为电平，放电VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，电压总是在（1/3～2/3）Vcc之间变化。多谐振荡器工作波形555构成的多谐振荡器原理图秒脉冲发生器电路的元件参数计算因为对于该电路有

若令C=10μf，R1=43KΩ,那么R2=51KΩT1.015s，对于信号灯来说精度足够。秒脉冲发生器电路如图4所示。图 555组成的秒脉冲发生电此电路为计时电路提供时钟信号CLK单元电路仿真报 2016年12月 班级项目名称:交通灯组长:组员:数据测试与分析（自做表格指导教师签字二．计时电路的设计定时器的功能及其组件计时器的功能是实现精确定时并驱动显示译实现倒计时输出其电路组成元件有74LS192、74LS04（非门、74LS08（二输入与门、74LS245（。74LS192是十进制同步加法计数器，它具有异步清零、同步置数的功能。图中，是低电平有效的异步清零输入端，是低电平有效的同步并行置数控制端ET、EP是计数控制使能端C是进位输出端D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q3输出端。定时器工作原理为74LS192低位片的进位输出接入片的EP、ET使能端，片只有在低位片进位时才会进行计数或置数。321此电路输出后接入非门使其输出为反码，当计数器输出原码为1111即反码为0000时，进位输出端C输出高电平，进行非运算后变为低电平LD进行置数，并行输入端DDDD的数据被置入计数器。综上所述：片只有在高低位片QAQBQCQD输出都为1111时才会被置数，低位片QAQBQCQD为1111时片仅进行计数运算。若计数器分别输出24秒（S04（S1、20（S2、4（S3，四个状态的计数信号，则需要系统的状态量Q2Q1和74LS192的输出QAQBQCQD共同控制的置数端D0D1D2D321单元电路仿真报 2016年12月15班级项目名称:交通灯组长:组员:数据测试与分析（自做表格数据测试与分析（自做表格74LS192低位片的进位输出接入片的EP、ET使能端，片只有在低位片进位时才会进行计数或置数。此电路输出后接入非门使其输出为反码，当计数器输出原码为1111即反码为0000时，进位输出端C输出高电平，进行非运算后变为低电平接入LD进行置数，并行输入端D3D2D1D0的数据被置入计数器。综上所述：片只有在高低位片QAQBQCQD输出都为1111时才会被置数，低位片QAQBQCQD为1111时片仅进行计数运算。若计数器分别输出24秒（S04（S1、20（S2、4（S3，四个状态的计数信号，则需要系统的状态量Q2Q1和74LS192的输出QAQBQCQD共同控制的置数端D0D1D2D3。控制器电路的设计控制器的功能及组成元件控制器的功能是按预定的状态循环控制着每个交通灯的亮和灭。其电路由74LS168和74LS74来实现。其中74LS138为3线-8线译，用来驱动译码电路。74LS74为边沿D触发器，用来实现四个状态的循环。三．控制器电路设计8，为控制器状态图。图 控制器状态总状态数M=4，所以取触发器数目为2，取自然二进制数的0011为S0S3的编码，得到状态转换表，如触发器状态转换C0000101001112CLK边沿触发的D触发器，分别用FF1、FF2表示。由于采用同步方案故时钟方程CLK=clk1=clk2=C1 (13)其中C1C2分别为两个74LS161的进位输出端。表示电路次态/进位输出C与电路现态关系的卡诺图01001/010/0111/100/0电路次态/进位输出C与现态关系的卡诺9拆分化简后可得出：式（14（15）为状态方程，比较D触发器的特性方程可得：

74LS138为3线-8线译，本系统中只有四个状态，所以将地址输入端C接地，Q2Q1分别接BA，此时输出Y0Y1Y2Y3分别表示S0S1S2S3四个状态。单元电路仿真报2016年12月 班级项目名称:交通灯组长:组员:数据测试与分析（自做表格指导教师签字五、整体仿真及整体电路测试报201612日班级项目名称:交通灯组长:组员:与分析（自做表格六．电路板正面图七、元件及成本核经计算总成本为100元左右八、个人总个人总 2016年12月15班级:强CDIO工作总结这8周的电子线路课程设计期间我遇到了平时从未有过的 因为课程设计不是依靠某一方面的知识就可以完成的而是对平时所学的理论知识的高度整合又因为自己所学的知识有限要设计出此电路需要花费大量的时间去查找资料虽然很是艰难但经过几周的艰苦努力终于还是完成了课程设计的任务。特别是 学习理论时学到的是TTL电路中引脚悬空即为高电平但是实物连接过程中出现了不少的问题，最后把所有悬空的引脚都接了高电平才解决这个问题。在这个过程中我深刻理解了“理论联系实际”这句话的重要性。个人总 2016年12月 班级:CDIO工作总结通过本次二级项目，我收获很多，首先我学会了如何使用multisim进行电路的设了解了脉冲信号的产生原理并且学会了如何用555设计电路并产生1HZ的脉冲信 麻烦。并且我还学会了如何做PPT，学会了如何将做好项目在PPT上更好的展现 个人总 2016年12月15班级:CDIO工作总结通过这次电子仿真实验，使我对CDIO这母有了更加清晰的认识，初步了解到了整个项目的流程，执行步骤，分工，团队协作的重要性。在这个项目中，我学会了74系列的运用，了解了管脚的功能，学会了在老师的指过程中经常管脚连线错误或者导线头不连起来，浪费了不少时间来调整，耽验，我学会了如何使用multisim进行电路仿真，学会了学以制用，将书本上九．参考文[M][2]陈孝彬.《555集成电路实用电路集》高等教育2002-[3