电子设计制作大赛报告

1、.电子设计制作大赛报告设计课题：交通灯设计专业班级：通信0913 班学生：文峰巍巍河昌设计时间：电子设计制作竞赛报告.设计课题 ： 交通灯设计专业班级： 通信 0913 班学生：文峰巍巍河昌设计时间：一、 设计任务及实现要求：1、使用 LED灯模拟交通灯的工作过程，红、黄、绿三种颜色的LED灯分别模拟交通灯的红灯、黄灯、绿灯。2、实现如下要求的从状态一到状态四的循环，并通过数码管来显示倒计时的时间。状态一：黄、绿灯熄灭，红灯亮5s，然后进入状态二；状态二：红、绿灯熄灭，黄灯闪烁5s，然后进入状态三；状态三：红、黄灯熄灭，绿灯亮5s，然后进入状态四；状态四：红、绿灯熄灭，黄灯闪烁5s，然后回到状

2、态一。3、每个状态数码管都要显示倒计时的时间。4、扩展：不同延时时间二、 设计原理（设计原理图，原理分析）：1、总原理图.2 、PCB图：3、原理分析：采用 74194 的左移位功能，共输出4 种状态，分别是0001； 0010； 0100；1000；其中的 0010 与 1000 两状态实现黄灯亮， 0001 实现红灯亮， 0100 实现绿灯亮；通过门电路反馈实现74194 移位的功能。 555 芯片的作用是提供一个时钟给.74192，利用 74192 的功能实现减计数，与数码管相连，预置初始值为5，实现倒计时 5 秒的功能。再利用借位端的跳变给74194 一个时钟，即 5 秒实现一跳变，以

3、达到要求亮灯的时长。 对于黄灯的闪烁， 只要加门电路，实现每隔 1s 闪烁一次。同时外加一个门电路和开关控制74192，实现拓展时间的要求。三、 各部分电路的功能：1、 555 定时电路：555 电路工作原理：如图接线，R1 用 0.1k 的电阻，R2用 7.5k 的电阻， C用 100uf 的电容， 3 脚为输出端。产生的振荡周期T=0.7（R1+2R2）C。 即 T0.7*（ 0.1K+2*7.5K ） *100u 1.1s 。将振荡周期从三端输出，作为时钟。2、74192 芯片功能：74192 工作原理 : 利用减计数， 4 脚（ DN）接时钟，上跳变有效， D3D0设置初值 0101，

4、实现5预置初值 5的.功能， 5 脚（ UP）接高电平， 11 脚（ PL）为预置端，当从0 跳回 9 时，反馈一信号，使之在 11 端变低电平，实现预置功能，即还未出现9 时就变成 5，从而实现 5 秒倒计时的功能。在拓展时间部分，不对红绿灯的5 秒进行预置，只对黄灯的5 秒进行预置，从而实现红绿灯亮9 秒，黄灯闪烁 5 秒的功能；输出端Q3Q0即与数码管相连， 13 脚为借位端，产生的信号供给74194 的时钟跳变，实现74194 每 5 秒移位一次的功能。3、74194 芯片功能：74194 工作原理：利用 74194 的移位功能， MR接高电平， S1 接低电平， S0 接高电平，CL

5、K接 74192 借位端产生的跳变，即5 秒一周期的时钟，实现了左移的功能，输出的信号为 0001,0010 ，0100,1000 。则画卡诺图 :Q3Q200011110Q1Q00010X1010XXX11XXXX100XXX易得：输出 output=(not Q2)&(not Q1)&(not Q0)=not(Q2+Q1+Q0)即用一个或非门，让输出的Q2Q1Q0反馈回 SR,作为左移位下一次的Q0.从而实现预期的功能。4、其他部分的功能：74194 的 15 脚接红灯， 13 脚接绿灯， 12 和 14 脚同时控制黄灯，故用一或门，为了节省芯片，故用一或非门，再加以非门控

6、制到黄灯，同时，为了让黄灯闪烁，让输出一端与555 的输出端口 3 脚共同接一与门，只有同时为高电平的时候，黄灯才亮，而时钟的周期约1s，所以当 74194 的 12 或 14 脚为高电平的时候，黄灯闪烁.频率约为 1Hz。7427 的 345 脚输入， 6 脚输出的目的是为了清起始状态的0，因为开始 74194的状态是 0000，为了达到同步，故加一或非门控制 74192 的清零端。而 74192的 Q3（7 脚）接一非门，控制着预置端口，为了实现扩展时间的要求，用Q3与上黄灯的信号，然后再加非门，控制预置端，即红灯和绿灯亮的时长为 9s，而当黄灯亮的时候，给予预置，依旧是闪烁 5s。故在预

7、置端前加以单刀双掷开关，即可由开关控制时间长短。四、 设计与制作步骤：1、对交通灯设计的要求进行讨论分析，决定用74194 的移位功能来实现交通灯的要求。同时使用 74192 的减计数实现计数功能。用NE555产生的振荡作为芯片需要的时钟。用门电路实现灯闪亮的要求。2、对原理进行充分的认识后，进行完善，尽量用较少的芯片来实现功能，在用门电路时，若能替代，尽量用已有的门电路以减少芯片。3、使用 proteus软件进行电路连接仿真，查看效果。并在实验室中用面包板进行插板检测、修正，并完善。4、学习和熟悉制版软件protelDXP，对 protelDXP软件进行安装，通过视频教程. . .和请教学长

8、，学习 protel DXP 的基本制作 PCB板的过程和有关操作。5、在学习 protel DXP 后，开始在软件上进行元器件的查找， 最新元件库的下载和添加导入，同时封装元器件，导入PCB板制作，合理有效的布置元器件的位置，使原理图简单精致，然后进行合理布线，布线要求不相交，尽量做到较少的跳线，最后进行元器件名称和有关参数的设定，包括焊盘的大小孔径。保存原理图。6、用翻印纸打印原理图，并印制电路板，将以印制的电路板放置于FeCl3 制成的腐蚀槽腐蚀 15 分钟左右，用水洗净、擦干，再用打孔机打孔，用砂纸去除表面的碳，涂上助焊剂，并用万用表进行检查板的导线是否出现断路，若断路，检测在哪一小段

9、，焊接时用锡补。7、按原理图，将元器件插入孔中并焊接，焊接顺序：跳线，电阻，开关，电容，芯片插槽， LED灯。8、性能测试与分析。对照原理，有关最后的测试的参数和现象进行综合测试，观察现象，理论实际对比，发现相关问题，进行再次修改，多次测试比较修改，实现最终制作的目的。五、 性能测试与分析：产生时钟NE555 振荡电路传递给 7419274192 减计数功能（倒计时功能）数码管计数功能借位端产生反馈给74194 控制灯的输出输出端74194 移 位.情况功能.分析：NE555振荡电路输出端作为74192 芯片所需的时钟， 74192 实现了倒计时功能， 在数码管上显示的是从5 到 0 的倒计时

10、计数， 74192 产生的借位端提供给74194 芯片所需的时钟，使 74194 产生的输出控制灯亮的时长与数码管显示的同步。同时，在提供电压的时候，由于芯片部的工作电压原因，提供的电压约为4.5V ；过大过小都会造成一定的影响。六、 结论与心得：在这次的电子设计大赛中，我们基本实现了设计制作的要求。同时我们也受益匪浅：1、每一题都可以用许多种方案。我们应该要全方位思考。尝试用不同的方案来设计电路。比如用 JK 触发器实现状态的转移；用两74192 芯片级联的方法来控制灯等方案。最终我们选择了用移位的方法来完成电路。2、插接面包板的时候最好要一部分一部分测试，只有一部分成功了再连下一部分，然后

11、将这两部分连在一起检测，直至最后一部分完成，否则一下子插完电路，若出现意外情况，则不好检查电路。3、在做完 PCB板之后，要先测线是否导通， 即使微小的裂缝也是造成断路的原因。4、在用大小不同的电压源测试发现，芯片有一定围的工作电压，过小会造成芯片不能实现预期的功能，或者是不工作，过大又可能造成烧芯，逻辑功能紊乱。5、失败是成功之母。在第一次的尝试中，我们失败了，几乎花了三分之二的时间来检测电路，发现问题并分析问题，经过不断的调试，修改。最后终于有了一定的收获。.这次的设计我们学到了很多，理论联系实际，让我们更扎实的掌握了专业知识。同时，让我们更加明白团队意识的重要性，失败了不气馁，互相鼓励，互相支持。遇到不懂的情况下，能及时查阅书籍，询问同学及学长，不断的交流中，让我们学会到了更多，注意到了更多的细节。当然我们还认识到自身还是有许多不足之处，知识的匮乏，技能的生疏，造成了许多的不顺。在今后的学习生活中，我们一定要打好扎实的基础，努力加强自己的动手能力，争取取得更好的成绩。七、 参考文献：徐惠民、安德宁数字逻辑设计与VHDL描述机械工业2010.2第二版。八、 附件：元器件清单表序号元件型号主要参数数量备注17