电子技术基础设计报告.doc

西北工业大学课 程 设 计 报 告题 目: 交通控制器 学 院: 电子信息学院 班 级: 08030902 学生（学号）: 李莹（2009302011） 学生（学号）: 熊昊（2009302028） 日期: 2012 年 1 月 摘 要设计一个铁路和公路交叉路口的交通控制器。当有火车通过交叉路口时，栏杆放下，禁止车辆和行人通行，当火车通过交叉路口后，栏杆抬起，路口放行。电路主要由四部分组成，分别是时序逻辑电路、倒数计时电路、555时钟脉冲产生电路以及单稳态延时电路关键词：数字电路 交通控制 红绿灯目 录一、课程设计目的3二、设计任务与要求3三、方案设计与论证3四、单元电路设计与参数计算3五、电路的安装与调试4六、遇到问题的解决方法4七、结论与心得4八、参考文献4题目一、课程设计目的1)巩固和加深所学电子技术课程的基本知识， 提高综合运用所学知识的能力；2)培养学生根据课题需要选用参考书、查阅手册、图表和文献资料的能力，提高学生独立解决工程实际问题的能力3)通过设计方案的分析比较、设计计算、元件选绎及电路安装调试等环节初步掌握简单实用电路的工程设计方法 4)提高学生的动手能力掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会对简单实用电路的实验调试和对整机指标的测试方法，5)了解与课题有关的电路以及元器件的工程技术规范，能按课程设计任务书的要求编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路固等二、设计任务与要求一、 任务：设计一个铁路和公路交叉路口的交通控制器。A、B是两个栏杆，P1、P2处设置两个压敏传感器，用于检测是否有火车通过路口。（P1、P2点相距较远，一列火车不会同时压在两个压敏元件上）。当有火车通过交叉路口时，栏杆放下，禁止车辆和行人通行，当火车通过交叉路口后，栏杆抬起，路口放行。 平面位置示意图二、设计要求与指标1、当火车由东向西或由西向东通过P1P2段，且当火车的任何部分位于P1P2之间时，栏杆A、B应同时放下，否则A、B同时抬起。2、路口设置红、绿两色交通灯指示灯。在栏杆A、B放下时，路口的红色交通灯亮，绿色交通灯灭；当栏杆A、B抬起时，路口的绿色交通灯亮，红色交通灯灭。3、在栏杆A、B刚抬起或刚放下时，鸣响警铃，要求铃声持续15秒;同时用数码显示器显示倒计时时间。三、方案设计与论证1、输入信号X1、X2由压敏元件发出：当火车压到压敏元件时，X1（或X2）=1，否则X1（或X2）= 0。2、输出信号Z控制栏杆A、B及交通等的动作：Z =1时，A、B抬起，红灯亮，绿灯灭；Z =0时，A、B放下，红灯灭，绿灯亮。3、CP：控制电路的时钟信号，由555定时器产生，5V，1000Hz。电路各部分的设计1、脉冲信号发生器 由555构成多谐振荡器产生1Hz和1KHz的脉冲。改变电容C1的值或者电阻R1R2的值即可实现。计算公式: 频率 f=1/ln2(R1+2R2)C2、 时序控制电路由多个74LS08、74LS32、74LS86、74LS04和双D触发器74LS74设计时序控制电路如下:3、 15秒倒计时显示电路 由两个74192及两个七段显示器构成， CP接由555产生的1Hz脉冲 。第一个192A接高，BCD接地，达到0001的预置。第二个192AC接高，BD接低，达到0101的预置。由此8421码转換为十进制码即实现15的预置。down端接555输出的脉冲，从而实现倒计时。4、 15秒蜂鸣器报警电路 由2个74LS123构成，输入端由Z信号控制，当开关X1或X2有一个产生高电平时，单稳态触发器产生一个15秒的高电平，蜂鸣器响15秒，同时触发计时器192倒计数15秒，脉冲停止，倒计时停止，同时蜂鸣器也停止报警。脉冲宽度计算公式： t =ln3RC完整电路图四、芯片简介1. 双D触发器74LS74 74LS74功能表2、十进制可逆计数器74LS19274LS192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, 74192管脚图74192功能表3、555定时器它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器和压控振荡器等多种应用电路。555管脚图555功能表4、LED显示器LED显示器由8个发光二极管构成，通过不同的组合，可以用来显示0-9、A-F以及小数点等字符。有共阴和共阳两种。 5、74LS123功能表五、 相关波形 1 555作多谐振荡电路产生的脉冲波形图1KHz脉冲波1Hz脉冲波2、时序控制电路3、单稳态触发器产生的脉冲波形六、电路的安装与调试1、 静态调试检查电路是否连错，连线比较复杂，容易出现错误，在电路检查中，发现几处错误，得以纠正。2、 动态调试我们采用各个部分先调试，每个部分正确以后再调试整体的方法，这样容易检测出错误。（1）在面包板上，我们发现尽量不要串线共用电源和接地端，如果共用，相互影响很大，红绿灯会出现不亮的情况，电源和地各个部分单独引线使用；（2）用万用表检测共用线路是否导通，发现有些导线接触不好，更换好的导线；（3）利用试验台上的小灯，用导线检测各个门电路的输出高低电平是否与理论相符，从而判断元器件是否损坏，更换新的器件；（4）试验中按照理论很难得到标准的1000Hz、1Hz脉冲，改变所用电阻、电容的大小可以得到，74LS123单稳态产生15秒延迟功能的时候，理论值根本达不到，而且不稳定，最终本组采用62 K的电阻、220uF的电容，基本上达到要求，但实际上还低于15秒；（5）各个部分输出正确以后，将各部分连接起来，结果还是不正确，蜂鸣器只响不停，经检测，Z信号对其有影响，在经过两级非门以后，再把Z信号作为74LS123的驱动信号，可以得到比较理想的结果；（6）将问题逐一排出解决后，得到实验结果。七、遇到问题的解决方法1. 一开始我们拿到实验的时候比较盲目，碰到没用过的芯片比如74LS123等竟然不知道怎么用，在实验室很茫然，后来通过询问老师才知道了这个芯片的用途，再后来我们在网上搜集了所有芯片的资料，后面的实验才变得顺畅起来2. 实验中，电路有时候连得完全正确却得不到正确的结果，让我们特别头疼，但是经过仔细的检查以及多次重连（在面包板上的不同区域），我们还是得到了正确的显示。实验器材的问题不可避免，这也是实验的真正意义所在，让我们得到锻炼自己处理实际问题的机会，和分析问题的方法。3. 实验中我们发现连线的方式对实验的效率也是至关重要的。因为连线完成观察效果、纠错、改错都是不可避免的，但是有的同学连线非常清晰，故而纠错改错也相对更加容易。这一点我们刚开始做的时候就没注意，导致后面线路全部连上之后就会显得特别复杂，而且没办法纠错改错，幸好旁边有好榜样，让我们及时吸取经验，使我们后面的实验效率明显提高。八、结论与心得课程设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。毕竟课程设计不同于实验课，电路图和程序都要自己设计。静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示和同组成员的帮助，心中才有了谱。将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。整个课程设计过程我都认真地完成了，对此，我总结了以下几点：第一，两人一组，既加强了我们的动手能力，又让我们学会了团结一致，共同合作才能研究出最好的方案。我们将理论联系实际，在交流中取得进步，从问题中提高自己。第二，本次课程设计加深了我对数电的进一步深入理解。熟悉了集成芯片的使用，为我以后更好地运用数电知识奠定了良好的基础。第三，通过这次课程设计，使我受益颇多。了解到课程实习设计是开端，连接是关键，测试是必须。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时，也培养了我认真严谨的态度。九、参考文献例：1 张文荣.模拟电子技术课程教学新探J. 河北能源职业技术学院学报.2004,4(3).（小五号，宋体）2 余道衡，徐承和. 电子电路手册M. 北京：北京大学出版社，19963 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2001.414-417.4 彭介华。电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，1997.3-45.5 阎石，数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，1998.348-352.6 卢结成，陈力生，田红民等.电子电路实验及应用课题设计M.合肥：中国科学技术大学出版社，2002.20-23.附件：总原理图及元器件清单1总原理图（含元件标号与型号）2元件清单元件名称型号数量计数器