电子技术课程设计报告

1、交通灯控制系统、八 、-前言我们这次课程设计主要是做了一个交通灯控制系统。该系统有两个通行道路，包括主干道和支干道，其中主干道满足通行时间60s,含绿灯55s和黄灯5s,禁止通行亮红灯45s,支干道满足通行时间倒计时45s,含绿灯40s和黄灯5s,禁止通行亮红灯60s;倒计时显示通行时间，绿灯倒计时Os时转为闪亮黄灯5s。分析功能，可以将该系统分为六大板块。1、用于四个状态转换的状态转换器。2、用于多个倒计时的减法计数器。3、用于晶体管显示的译码器。4、用于产生Is脉冲的多谐振荡器。5、其他电阻，电容，门电路等。作为一个可独立稳定运行的系统，必须要有合理电路的支持。此次课程设计，在 参考了多种

2、交通系统的版本后，我们采用了常用芯片的常规用法，组员内部不断迭代 出更优化的系统，在满足了基本功能的同时还将芯片数量控制到最佳，在工艺和原理 上均精益求精。1、利用74LS190 （十进制加/减法器）作减法计数器。2、利用74LS161 （十六进制计数器）作状态转换器。3、利用74LS139 （二 -四译码器）作状态译码器。4、利用 555 构成多谐振荡器5、利用相对更稳定的74LS47 （共阳数码管译码器）。6、其他各类门电路（如 74LS00,74LS04，74LS08）,电容电阻等。分析逻辑关系，我们巧妙地采用了74LS139作状态转换器的译码器控制红绿黄三种灯点亮，利用与门和脉冲信号做

3、到黄灯闪烁，利用与非等多种关系建立减数器读数与 74LS139二四译码器的关系。如此，不仅做到了功能完善，还使得芯片数量大大减 少，运行更加稳定。目录交通灯控制系统 1前言 1第一章 系统概述 3第二章 单元电路设计与分析 41、秒脉冲发生器 42、状态转换器 53、减法计数器 54、显示译码电路 65、逻辑电路 8第三章 电路的安装与调试 91、实验工具 92、电路安装过程 9第四章 结束语 9第一章系统概述交通灯控制系统对主干道和支干道通行时间的控制。主干道通行量大，因此需要更长 的通行时间，而支干道需要相对较短的通行时间。要做到给通行车辆等待时间的显 示，就需要做到倒计时显示。该系统主要

4、由显示电路，状态转换电路，减法计数器电 路，显示译码电路，秒脉冲发生电路，系统逻辑构图如下：该系统本质为一个封闭循环的减数计数显示系统，能做到对不同电路实现对应显示计 数。红绿灯实际上包含1）主干道绿灯55s,支干道60s红灯；2）主干道黄灯闪烁5s，支干道5s红灯；3）主干道红灯45s，支干道绿灯40s；4） 主干道红灯5s，支干道黄灯闪烁 5s。四种状态，我们自然而然联想到利用161构成四进制同步置数计数器，每一个计数状态分别对应一个实际状态，当Q1Q0=00时为状态1），QIQO=OI是为状态2），QIQO=IO时为状态3），Q1Q0=11时为状态4）。对于状态 Q1Q0=00时对应二-

5、四译 码器BA=OO状态，表现为 Y3Y2Y1Y0=1110 ,将YO接主干道绿灯，YO与Y1求与接 支干道红灯完成对第一个状态逻辑实现，由秒脉冲发生器提供秒脉冲，使得控制减计 数的减数器不断减数计数，当减数器完成一个小周期的计数以后，对应发出一个借位 信号，使得状态转换器发生翻转，切换红绿灯状态，同时令减数器酹端有效，开始读取由显示译码电路提供的下一轮减数数据；当切换到黄灯时，利用该译码信号与秒脉 冲信号求与可得闪亮黄灯。每四个状态切换为一个轮回，构成一个完整的循环计数显 示系统。状态对应表QIQo=Oo主干道亮绿灯，倒计时 55s支干道亮红灯，倒计时 60sQIQo=OI主干道亮黄灯，倒计

6、时 5s支干道亮红灯，倒计时 5sQ1Q0=10主干道亮红灯，倒计时 45s支干道亮绿灯，倒计时 40sQ1Q0=11主干道亮红灯，倒计时 5s支干道亮黄灯，倒计时 5s第二章单元电路设计与分析1、秒脉冲发生器对于红绿灯倒计时，时间间隔所需要的一秒精度并非严格要求，如此，我们自然而然 地联想到利用电子技术试验教程书上555芯片构成的多谐振荡器，只需要调整好电阻与电容大小与比例便可以设计出合适的方波信号，促使整个系统运行。连接的电路图如图所示:芯片管脚图:理论表明，对于输出方波信号有高电平时间T1 ?1.44低电平时间T2 2?1.44总时间T=T1+T2= ( ?+2?)C/1.44为使得占空

7、比尽可能少，我们取 ？?为27k ?为140k,电容为4.7uf,理论算得约 一个脉冲周期为1.002s。实际情况我们发现 R过大充放电不够及时，使得脉冲信号无 法久振，同时由于芯片型号以及电路电容电阻误差等其他方面原因时间与理论计算相 差较大，因此我们根据实际情况，经过不断测试，调整秒脉冲发生器数据如下，？为510, ?为62k ,电容C为10uf。测得秒脉冲时间为1.04s，占空比约为52% ,数据 合理，误差在允许范围之内。74LS161芯片，芯2、状态转换器状态转换器实质上为一个四进制计数器，我们采用教科书上熟悉的 片管脚图如下:c TC ¾ Q1 Oj CET PEFl冋

8、冋 雨 冏 币 Rl Fl电路图如下:LOAD CLRVCCQAQBQCQDRCOGNDACLKVCCU15.0V16152874LS160D345671014I-、TB尸-T12"卄 74HC00D 4VLJLJIJJLJLJhJLiJLdiR CP Pb Pl PI CEP GMDABCDU2A运用同步置数法，当 Q0,Q1为11时返回到00状态，将Q0,Q1求与非后接入？?，实现Q0Q1状态00->01->10->11->00转换，成功对应系统的四个状态。3、减法计数器减法计数器需要有60s，55s，45s，40s， 5s五种减法计数数据，同时还要实现主

9、干道 和支干道两个计数方式，不难想到利用两组4个74LS190芯片，对应不同状态读取计数数据，能实现这个功能。芯片管脚图如下：VCCICQ1 Q3CETPEjjKi7而i7 Firl而ULJLJLJI I d LJ 'K CF PD Fl < f CEr 刖D电路连接图如下：VCC74LS190D图示为5s减法计数器，将两个借位信号求与非后接入使能端CT可实现循环计数，完成可根据需要改装其他数据计数器。4、状态译码电路观察状态转换器对应状态，为了使得每个状态对应电路中红绿灯的显示，需要对74LS139芯片译码后的数据进行分析。74LS139芯片管脚图如下：74LS139芯片真值表

10、如下:O 苗1514JG r IA匸记JE申IYD !4 LS 叫 3bIv diIVl L-:C扎Z3 PA 3BXOL b SvIIl!J9BA=OOY3Y2Y1Y0=1110BA=O1Y3Y2Y1Y0=1101BA=1OY3Y2Y1Y0=1011BA=11Y3Y2Y1Y0=0111真值表电路图如下: AR6¥U1CR8R9U1DR117408Jb L7408J>>500 U<> 500 M> 500 ,<A 500 LED13LED14LED'1R7R10LED16.500500 LED12LED15U1A7408JU1B7408J3

11、Y12Y1 h -UYIU6A74LS139DAB G231状态对应表BA=00主干道亮绿灯，倒计时 55s支干道亮红灯，倒计时60sBA=01主干道亮黄灯，倒计时 5s支干道亮红灯，倒计时 5sBA=10主干道亮红灯，倒计时 45s支干道亮绿灯，倒计时 40sBA=11主干道亮红灯，倒计时 5s支干道亮黄灯，倒计时 5s状态BA=QQ时对应主干道亮绿灯，倒计时55s,支干道亮红灯，倒计时 60s；状态BA=01时对应主干道亮黄灯，倒计时5s，支干道亮红灯，倒计时 5s； BA=1Q时主干道亮红灯，倒计时45s ,支干道亮绿灯，倒计时 40s； BA=11时主干道亮红灯，倒计时 5s,支干道亮

12、黄灯，倒计时 5s0则主干道绿灯可直接连接 Y0 （发光二极管均串联接入 510欧姆电阻），对应支干道红灯接入Y0 Y1 ,主干道黄灯接入 Y1 ,支干道黄灯接入Y3 ,主干道红灯接入 Y2 Y3 ,支干道绿灯接入 Y2 o主干道支干道绿灯Y0红灯Y0 Y1黄灯Y1黄灯Y3红灯Y2 Y3绿灯Y2为使得黄灯闪烁，我们将黄灯高电平与脉冲信号求与之后接入电路正极使得黄灯闪 烁。5、逻辑电路为使得减数器得到对应状态正确的读数，我们对每个状态进行逻辑分析，发现主，支 干道分别仅存在三个读数数据，如下图所示：状态主干道支干道00绿灯55s读数01010101红灯60s读数0110000001黄灯5s读数0

13、0000101红灯5s不读数10红灯45s读数01000101绿灯40s读数0100000011红灯5s不读数黄灯5s读数00000101对于主干道，发现个位读数始终为0101 ,十位读数D1=D3=0 ,变化的只有十位读数D0与D2;对于支干道个位读数 D仁D3=0 ,变化的只有 D0,D2 ,十位读数 D0=D3=0, 变化的只有D1, D2 ,且支干道恒有D0=D2。如此一分析，逻辑电路可以大大简化。主干道，支干道减数器电路输入端分别如图表所示:主干道支干道十 位D300D2? ? 1 ，? ,?D10?, Y?D0Y?0个 位D300D21AD100D01A为尽量减少门电路，我们选取主

14、干道D2=Y1,D0= Y?,支干道个位D0 = D2 = A ,十位D1=Y? , D2 = A 0第三章 电路的安装与调试1、实验工具及接线要求工具：电线钳，剪刀，数字实验箱，多种颜色导向若干，万用表，示波器，各类电 阻电容，各类芯片。要求：对于面包板的使用要特别注意面包板的使用 因为这是所有元件的根基 如果 搞不清楚面包板 不仅实现不了电路的功能 甚至和会造成芯片损坏等后果。所以在 联线前首先要搞清面包板上的那些空是相通的 哪些是不通的。对于不清楚的空可 以用万用表测量 来进行判断 切忌不要凭空想象。设计的电路比较复杂接线要求 接线也就比较复杂 为了便于检查电路 美观等原因 必须对接线统一要求。要求接线要横平竖直 接线间尽量少交叉。而每一个模块最 好用一种颜色的线接 这样便于区分。同时插入面包板的部分要长度适宜 不要太长 否则会在内部相交 也不要太短 否则会接触不良。特别注意的是 在接每一个元件前 必须对每一个元件进行检测 以确保接在面