交通灯设计书

PAGE课程设计说明书课程名称：数字电子技术设计题目：交通指示灯院系：电子信息与电气工程学院学生姓名：李亮亮学号：201002010126专业班级：自动化2010级2班指导教师：姚琏2012年5月25日PAGE3课程设计任务书设计题目交通灯指示灯学生姓名李亮亮所在院系电子信息与电气工程专业、年级、班10自动化2班设计要求：设计制作一个十字路口的交通指示灯简易控制电路（两路）。红灯亮表示停止，绿灯亮表示通行，通行时间和停止时间各位30秒。3.通行时间和停止时间用数码管显示，采用倒计时方式，用LED灯来做指示灯。学生应完成的工作：设计交通灯原理图，并在multisim进行电路仿真，利用AltiumDesigner绘制电路原理图并设计制作PCB板。根据设计的原理图安装和调试电路，完成课程设计工作，撰写课程设计报告并提交。参考文献阅读：[1]童诗白.模拟电子技术基础(第四版)M]等教育出版社，2006.[2]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[3]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[4]谷树忠，刘文洲，姜航.AltiumDesigner教程[M].北京：电子工业出版社，201工作计划：5月14号—16号完成原理图的设计；5月17号—28号进行PCB设计；5月21号—23号制作PCB板；5月24号—25号电路板安装与调试，提交课程设计报告。任务下达日期：2012年05月14日任务完成日期：2012年05月25日指导教师（签名）：学生（签名）：交通指示灯 内容摘要：设计一个十字路口简易指示控制电路（两路），该电路能够实现30秒变换红绿灯，已达到自动指挥交通道路的功能，其中脉冲电路有555定时器产生，LED灯有触发器SN74LS74AN电路控制，时间显示电路有共阳极7段显示管、74LS47电路控制,主控电路有74LS192构成。关键词：交通指示灯，脉冲信号，时间指示，道路通行与禁止目录1.设计背景 11.1时代背景 11.2社会背景 12.设计方案 12.1原理设计 12.2方案论证 13.方案实施 23.1电路板结构 23.2电路仿真 43.3PCB制作 43.4电路及检测 54.结果与结论 54.1设计的结果 54.2设计的结论 55.收获与致谢 56.参考文献 67.附件 67.1元器件 67.2PCB原理图 77.3原件清单 87.4PCB布线图 8PAGE91.设计背景1.1时代背景经济和高科技技术的飞速发展使现代社会发生了日新月异的变化，为了紧跟时代步伐，适应社会发展，机身对数字电子基础的认识，进一步完善基本功能，学校特此安排了数电课程设计。1.2社会背景

现在，“数字化”的浪潮几乎席卷了电子技术应用的一切领域。由于电子产品更新的快，新产品开发速度日新月异，对电子自动化的设计提出了更高的要求，促进了数字化的飞速发展。2.设计方案2.1原理设计用一个555定时器产生周期为一秒的脉冲，驱动两个由74LS192接成的十进制减法计数器然后用该剑法计数器驱动两个74LS247，再将输出接到两个共阳极数码管，当计数器完成从一次循环后，借位数据与555定时器一起传输到双D触发器，再将输出端接到四个发光二极管上。组后根据原理画出原理图2.2方案论证在循环彩灯电路中，需要体现的是电路的循环功能，由555定时器、2个48KΩ的电阻和一个10nF、一个10uF的电容一起构成的周期为一秒的时钟周期发生器，为电路提供时钟信号。驱动电路采用74LS192计数器和74LS138三线八线译码器来实现，所以再经过由74LS192计数器和74LS138三线八线译码器组成的驱动电路，最终在8个发光二极管上显示输出结果。电路结构框图如图1所示。计数器译码器计数器译码器显示输出端时钟发生器图1电路结构框图3.方案实施3.1电路板结构（1）脉冲电路由NE555组成的多谐振荡器。需要的芯片有NE555P，还有电阻、电容。下面来讨论这些器件是怎样产生秒信号的。下图为其电路图：图2555定时器的逻辑符号图图3由NE555组成的多谐振荡器振荡电路是循环彩灯的核心部分，电容充放电的速度决定了电路的振荡频率R1.R2.C1、C2决定了多谐振荡器的周期，即决定了形成的方波的频率利用闭合回路中的负反馈作用可以产生自激振荡，利用闭合回路中的延迟负反馈作用也能产生自激振荡，只要负反馈作用足够强。为了得到频率更加准确的频率信号，加入了电容和电阻，其中电容为0.01uF和10uF，电阻为48K欧姆（2）74Ls192十进制计数器的接法，74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：图4引脚排列图5逻辑符号

74LS192的引脚排列及逻辑符号(3)LED产品的种类繁多，有共阴极电路，还有共阳极电路。本次设计采用共阳极电路。图6共阳极接线图3.2电路仿真在各单元电路设计的基础上，按照总体电路图在仿真软件Multisim上一一选择芯片并进行连接，然后启动开关观察。将电路在Multisim上连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，为各个开关设置好适当的键盘打开数值连接，然后打开Multisim的开关，根据彩灯的闪烁情况判断电路是否正常。通过仿真，我们的电路原理图无误，可以制板。仿真图如图6所示。图7仿真图3.3PCB制作电路原理及连接方式清晰以后便可画出电路图，在PXP2004软件仿真以后便可在PCB板上布线，。布线前应事先对各元器件封装，布线规则应尽量避免线的交叉，使线路尽量简便。3.4电路及检测把经过测量的电源接入制作的电路。观察其有无异常现象（有无冒烟、异味），手摸器件是否发烫，电源有无短路现象等。若出现异常，应马上断电，排除故障后才能再通电。然后测量各路总电源电压和各器件的引脚的电源电压，以保证元器件能正常运作4.结果与结论4.1设计的结果经过精心设计，焊接和调试，交通灯指示灯已基本符合实验要求。4.2设计的结论在整个电路的设计过程中，我们尽自己的最大努力做好电路设计。对于该电路我们尽量让自己达到设计的所有要求。但在制作过程中我们遇到了一些问题，比如各个电子元件的工作电压VCC我们就没有考虑他们是否相同，地线是否选取最优放位等.但在实际电路中他们需要相同，以减少电路的复杂度。制作生产所需要的成本，对整个电路元件的选择和实际中有所差别。这些问题我们觉得都是值得进一步改进和值得探索的。同时制作中遇到了一些问题，虽然尽最大的能力解决了一些，但还是存在一些缺陷，希望老师指正。5.收获与致谢通过这次数电课程设计，我收获了许多。第一，在课程设计的两个星期内，在实践的基础上，使我对理论的掌握更熟练了，对理论的理解更深了；第二，我知道了理论联系实践的重要性，理论始终要与实践紧密的结合起来；第三，我懂得了实践是检验真理的唯一标准的真正含义，任何理论在没有经过实践这块试金石检验之前都是软弱无力的的；第四，对科学要有一种严谨的作风，不能马虎；第五，通过实践，使我对定时器，计数器，译码器的功能与原理理解的更深了。在这里，首先我要感谢学校能给我们这次理论联系实践的机会以及给予我们物质上的大力支持；其次，我要郑重的感谢以下两位指导老师：张天鹏，李立，姚琏，李琦。第三，我要感谢以下几位同学：任刚鹏，李好飞。他们在课程设计过程中，在理论与制作电路板上给予我指导与帮助，使我对团结与合作的重要性有了更深一步的认识，谢谢你们。6.参考文献[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.[3]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[4]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.[5]张阳天，韩异凡ProtelDXP电路设计[M].北京：高等教育出版社，2005. 7.附件7.1元器件74LS192逆十进制计数器两片74LS247驱动器两片555定时器一个74LS274共阳极数码管两个74LS74触发器一片红灯绿灯各两个47k51k电阻各一个0.01微发10微发电容各一个7.2PCB原理图图8pcb原理图7.3原件清单表1元器件清单名称功能个数555定时器定时产生脉冲174LS192计数274LS47数据选择和驱动274LS74触发控制1电阻4