交通指示灯课程设计 已修改.docx
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交通指示灯课程设计已修改
课程设计说明书
课程名称：
数字电子技术、模拟电子技术
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：
赵鑫鑫
学号：
201102010038
专业班级自动化2011级
指导教师：
胡万里
2013年6月6日
课程设计任务书
设计题目
交通指示灯
学生姓名
赵鑫鑫
所在院系
电子信息与电气工程学院
专业、年级、班
2011级自动化1班
设计要求：
1.设计制作一个十字路口交通指示灯简易控制电路（两路）
2.红灯亮时表示停止，绿灯亮时表示通行，两行路线上通行和停止时间为30秒；
3.通行和停止时间用数码管显示，采用倒计时方式。
学生应完成的工作：
掌握数字电路的设计方法和步骤，掌握交通指示灯的工作原理，并利用Multisim软件进行电路仿真。
利用AltiumDesigner软件绘制电路原理图，并设计制作电路的PCB板。
根据设计原理对电路进行安装、调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。
参考文献阅读：
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[2]郑君里，杨为理.信号与系统（第三版）：
北京：
高等教育出版社，2011.
[3]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[4]秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术.北京：
高等教育出版社，2013.
[5]谷树忠，刘文洲，姜航.AltiumDesigner教程.北京：
电子工业出版社，2010
工作计划：
5月14号—17号完成原理图的设计及其仿真；5月18号—19号进行PCB设计；5月20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5月14日
任务完成日期：
2012年5月25日
指导教师（签名）：
学生（签名）：
交通指示灯
摘要:
本次设计目的为设计制作一个十字路口交通指示灯简易控制电路，红灯亮表示停止，绿灯亮表示通行，通行和停止时间各为30秒，通行和停止时间用数码管显示，采用倒计时方式。
设计主要有时钟脉冲电路,计时电路，译码电路，触发电路等来组成。
时钟脉冲电路由555定时器和一些电阻，电容组成，两片74ls192计数器构成计时电路，译码电路由两片74ls47共阳驱动器组成，触发电路由74ls74触发器构成
关键字：
555定时器；计数器；译码器；数码管；双D触发器。
目录
第一章设计背景................................................1
1.1了解数字电路系统的定义及组成...............................1
1.2掌握时钟电路的作用及基本构成...............................1
1.2掌握时钟电路的作用及基本构成...............................1
第二章设计方案................................................1
2.1任务分析..................................................1
2.2方案论证..................................................1
第三章方案实施................................................2
3.1原理图设计................................................2
3.1.1时钟脉冲信号............................................2
3.1.2计时电路.................................................2
3.1.3译码电路................................................4
3.1.4触发电路................................................5
3.1.5输出电路................................................5
3.2电路仿真..................................................6
3.3PCB制作....................................................7
3.4安装与调试..................................................7
结果与结论......................................................8
收获与致谢......................................................8
参考文献........................................................8
附件1电路原理图...............................................9
附件2PCB布线图...............................................10
附件3元器件清单...............................................11
第一章设计背景
1.1了解数字电路系统的定义及组成
数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。
输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。
比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。
模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。
在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。
1.2掌握时钟电路的作用及基本构成
时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。
时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。
比如多路可编程控制器中的555多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。
设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。
第二章设计方案
2.1任务分析
设计一个十字路口的交通灯定时控制系统，利用74ls74，74ls47，74ls192。
555定时器，等元件设计一个交通灯电路。
它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。
秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。
2.2方案论证
如果要实现所要求的电路设计，在时钟电路，计数电路，译码器电路，驱动电路和最后的输出电路的设计过程中，方案本不是一个，在时钟电路设计中，备选的要得到电路提供稳定的时序脉冲这部分用555定时器来实现，数码管的驱动
1
用74ls47，74ls74实现数码管的有秩序的两灭，74ls192实现数字电路的计时，这
些都是经过慎重选择，考虑到设计所要求的误差和精度，并且它们在老师提供的元件库中较容易找到，所以才这样选择的吧。
第三章方案实施
3.1原理图设计
3.1.1时钟脉冲电路
555定时器的作用就是构成多谐振荡电路，在这个电路中，我们用R1=51k,R2=47k,C1=10uf,C2=10nf从而实现555定时器能够产生稳定的时钟脉冲信号.
3.1.2计时电路
在此次设计中充当及时作用的电路是由74ls192组成的电路实现的，两片74ls192能够实现数字的0——9以及另一个0——3的显示。
电路图如下：
2
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3.1.3译码电路
用74LS47构成译码电路如下图所示。
74LS47是4线—七段译码器，其输出端为低电平有效，可以直接驱动共阳极的数码管，在此电路中，译码器的3,4,5引脚接高电平，保证其输入输出有效。
输入端接计时电路的输出端，输出端接共阳极的输入端，保证电路的正常进行。
电路图如下：
4
3.1.4触发电路
用74LS74触发器构成触发电路如下图所示，触发器引脚1接高电平，而3引脚接脉冲信号，2引脚接6引脚，输出接LED保证电路中的两对红绿灯的正常运行。
电路图如下：
3.1.5输出电路
输出电路由驱动电路和一些电阻和二极管组成的部分电路组成，发光二极管来表示显示灯，传输过来的信号，经输出电路的把信号转化为灯的亮灭，来实现了电路的显示，实现红灯和绿灯各为30秒。
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6
3.2电路仿真
在各单元电路设计的基础上，用Multisim软件把各单元电路连接起来，画出符合软件要求的系统整体逻辑电路图。
系统整体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性，若结果与设计要求不符合就进行再次改变电路，
使之符合要求。
仿真电路图如图所示。
3.3PCB制作
要进行PCB的制作，先在AltiumDesigner中进行合理的连线并找到他的符合要求的正确的封装。
然后根据仿真图在AltiumDesigner中画出原理图，接着把所有的元器件连接完成后，再次检查，确保万无一失，最后是布线，生成PCB图以后对各个部分的元件布线，对于原件的布线有以下要求：
电源线和地线要求采用0.8mm或是0.6mm，如果从两个焊盘中间穿过时用0.4mm或0.3mm,信号线采用0.5mm。
如果从两个焊盘中间穿过时用0.4mm或0.3mm，焊盘的内径用0.8mm或0.85mm。
外径根据需要进行修改，一般为X方向为1.6mm，Y方向为2.0mm，或是X方向为2.0mm,Y方向为1.6mm。
3.4安装与调试
先根据PCB原理图，对其进行模板的制作，然后利用提供的元器件，进行安装，注意安全，各个管脚都比较尖锐，避免扎伤，接下来.焊接，更得注意安全。
避免发生火灾，以及烙铁触及到其他同学，及一些易燃物。
得到焊接完成的电路板，对他进行调试。
若能工作能设计成功
结果与结论
这次设计根据红灯停，绿灯行，红绿灯各亮30秒，并且时间为倒计时的要求，我们基本上完成了任务。
仿真电路在Multism上也仿真成功了，并且误差非常小。
焊接时尽管出现了一些小问题，不过还好，在老师的帮助下我们完成了设计。
此次设计实习，我学到了很多知识，学会了如何运用软件进行仿真，用其他软件进行电路原理图的制版，对数电也有了更深的理解。
收获与致谢
感谢老师可以提供这种项目实战的视频，对于我这种没做过任何项目的人来说无疑是一种增加自信的动力。
因为跟着老师的思路把视频看完后，发现项目也可以做的这么简单，这么有兴趣；，但是那种各个类的设计和考虑各个类之间的关系来达到互相合作的那种思想可能不是我一时半会的就能形成的。
老师说的对，这确实是要经过很多的实战才可以把这种思想做的这么好，做的这么简单。
以后我也会多通过做这种项目题来增加自己对这种思想的巩固。
我发觉越多做一点发现的问题和收获就多一点，程序的一些细节也变得更清晰，我后面有空还会继续拿出来思考，看看还能不能发现一些问题。
感谢老师的指导！
参考文献
[1]谷树忠，刘文洲，姜航.AltiumDesigner教程.北京：
电子工业出版社，2010.
[2]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[3]郑君里，杨为理.信号与系统（第三版）：
北京：
高等教育出版社，2011.
[4]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2005
[5]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005.
附件1电路原理图
电路的原理图如下：
附件2PCB布线图
布线图如下：
附件3元器件清单
表一元器件清单
名称
功能
个数
74LS192
可逆十进制计数器
2
555定时器
计时
1
74LS47
共阳驱动器
2
74LS74
2D触发器
1
电阻
47KΩ
1
51KΩ
1
100Ω
4
电容
10nF
1
10uF
1
共阳数码管
显示作用
2
发光二级管
红、绿
4
指导教师评语：
课程设计报告成绩：
，占总成绩比例：
40％
课程设计其它环节成绩：
环节名称：
原理图设计与仿真，成绩：
，占总成绩比例：
20％
环节名称：
PCB设计，成绩：
，占总成绩比例：
20％
环节名称：
电路安装调试，成绩：
，占总成绩比例：
20％
总成绩：
指导教师签字：
年月日
本次课程设计负责人意见：
负责人签字：
年月日
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