电子技术课程设计课件

题目一：交通灯控制电路设计

题目二：超声波测距仪17周周五之前：

设计出完整的电路图并让老师检查签字。仿真文件发送至：17周周六、周日：发电路元件，根据教师签字的电路原理图和教师拟订推荐元件表发元件。18周周六、周日：收设计报告和实物。提交的报告与实物要求1、报告：每人独立完成一份报告如果是一个小组合作完成，需注明任务的具体分工，报告内容有侧重点。18周六上午交报告。2、实物完成整机调试、波形记录与数据分析，需教师现场检查通过。18周六上午交实物装置。3、电路主要元器件的选型与参数介绍电路设计的思路与原理框图，阐述各模块电路的工作原理与功能要求，主电路的工作流程。1、引言2、电路的设计介绍所设计电路的应用背景。阐述核心元器件的管脚、结构、性能参数和工作原理，以及外围元件。进行必要的电路计算与参数选择。课程设计报告的内容要求课程设计实作的选拔条件1、必须首先完成仿真需要提供仿真电路并能正常运行，能够达到题目的要求，能够解释其工作原理，参数选择的依据等。2、设计有创新点的小组，机会优先3、电路的仿真分析要求分别对各模块电路进行仿真，记录波形，并建立子电路。建议：总电路是多个子电路的调用和综合。便于检查问题、排除故障。1、掌握、训练数字系统的综合设计方法，以及对各基本电路功能的运用和测试方法。一、设计目的2、学习掌握各个基本电路之间级连以及应当注意的事项；熟悉各基本电路的输入与输出应满足的条件；正确阐述电路中各参数的意义。3、学会在数字系统中正确使用数字集成电路；学会查阅、读懂数字集成电路手册。交通灯控制电路的设计1、设计一个十字交叉路口交通灯自动控制电路，要求主干道和支干道两条交叉道路上的车辆交替行驶通过，每次通行时间可任意设定。二、设计任务与要求3、采用数码管显示每个状态的时间。2、在黄灯亮过5秒钟后，才能变换车辆通行道路方向及行人允许通过道路的方向。2、交通灯控制器的工作流程

主干道绿灯亮时，支干道红灯亮。（Z0状态）

此时主干道上的车辆允许通行，支干道禁止通行。绿灯亮足规定时间TL后，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。

主干道黄灯亮时，支干道红灯亮。（Z1状态）

此时支干道上的车辆禁止通行，主干道上已过停车线的车辆允许通行，未过停车线的车辆禁止通行。黄灯亮足规定时间TY后，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。

主干道红灯亮时，支干道绿灯亮。（Z2状态）

支干道上的车辆允许通行，主干道禁止通行。绿灯亮足规定时间TL后，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。

主干道红灯亮时，支干道黄灯亮。（Z3状态）

此时主干道上的车辆禁止通行，支干道上已过停车线的车辆允许通行，未过停车线的车辆禁止通行。黄灯亮足规定时间TY后，控制器发出状态转换信号ST，转到第⑴种工作状态。为了简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，即：图2交通灯的工作状态流程图AG=1：主干道绿灯亮；BG=1：支干道绿灯亮；AY=1：主干道黄灯亮；BY=1：支干道黄灯亮；AR=1：主干道红灯亮；BR=1：支干道红灯亮；四、电路设计参考本设计可采用555定时器组成秒脉冲信号发生器，即利用555构成周期为1S的多谐振荡器。振荡周期的计算公式为：T≈0.7(R1+2R2)·C，合理设置电阻和电容的大小即可得到秒脉冲信号，具体参考电路如右图：1、秒脉冲信号电路采用555定时器要精确的输出1Hz的脉冲，对电容值和电阻值的精度要求很高。因此，也可以采用石英晶体振荡器构成秒脉冲信号发生器，如右图所示为CMOS器件组成的晶体振荡电路。

石英晶体频率为f0=32768Hz，CMOS门1用于振荡，CMOS门2用于缓冲整形。Rf是反馈电阻，通常在几十兆欧之间选取，一般选22MΩ。R起稳定振荡作用，通常取十至几百千欧。C1是频率微调电容器，C2用于温度特性校正。输出经14位2进制计数器和1个1位2进制计数器进行分频即可得到秒脉冲。控制器是交通管理的核心，它应该按照交通管理规则控制信号灯，能够满足控制系统的工作状态进行交通信号灯的状态转换。根据交通灯的工作状态流程图，可以列出控制器的状态转换表如下：输入输出初始状态状态转换条件次态状态转换信号TLTYST000×000001×01101×001001×1111110×110111×10110×010010×10013．控制器

本设计推荐选用74LS74（双D触发器）构成时序寄存器，它们的输出作为控制器的状态转换的4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY。74LS74管脚图74LS74真值表

根据交通灯的控制器状状态态转换表，可以推出控制器方程和转换信号方程；即将控制器的输出、和ST为1的项所对应的输入和状态条件变量相与，其中“1”用原变量表示，“0”用反变量表示，然后将各与项再相或，即有：本设计推荐选用4选一数据选择器（74LS153）来实现74LS74中两个D触发器的输入函数，将触发器的初始状态值、加到74LS153的数据选择端作为控制信号，这样即可实现控制器的功能。五、发挥部分1、计数器可采用减法计数方式；2、主干道和支干道的通行时间可设置为不同；3、黄灯的最后3秒闪烁，且每秒钟闪烁两次。超声波测距仪语音/可视倒车雷达超声波传感器盲人手杖1、掌握便携式超声波传感器、波形发生电路的性能与应用；2、掌握常用运算放大电路、数字集成电路、555电路的功能和使用。一、设计目的超声波测距仪1、超声波传感器20kHz以上的声音称为超声波，音频范围为100Hz～20kHz。超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强，为此可制成超声波传感器。另外，超声波在空气中传播的速度较慢，约为340m/s，这就使得超声波传感器使用变得非常简单。超声波传感器的谐振频率(中心频率)有23kHz、40kHz、75kHz、200kHz、400kHz等。谐振频率变高，则检测距离变短，分解力也变高。三、设计原理与分析2、工作原理及框图四、电路设计参考1.超声波发射电路的基本工作原理从555的3脚输出的40kHz的振荡脉冲驱动T-40-16工作，使之发射出40kHz的超声波信号。电路工作电压为9V，工作电流为40～45mA,控制距离大于8m。超声波发射电路参考方案二:

555谐振电路构成的超声波发射电路用CMOS反相器和石英晶振产生一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，通过分频电路，实现40kHz超声波信号输出。超声波发射电路参考方案三:

石英晶振构成的超声波发射电路超声波发射电路的信号波形分析2.超声波接收电路的基本工作原理

超声波接收电路包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。由于经接收头变换后的正弦波电信号非常弱，因此必须经放大电路放大。正弦波信号需要变换为直流信号以判断是否有回波及回波的大小。

超声波接收头波形变换放大电路超声波接收电路参考方案一:

双稳态超声波接收电路超声波接收电路参考方案二:

通用型超声波接收电路放大检波、比较电源超声波接收电路推荐方案峰值检波电路检波电路工作原理和波形分析超声波发射器向某一方向发射40kHz的超声波。在发射超声波的同时，计数器开始计数。超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就会立即返回来。接收器收到反射波后就将回波信号送到比较器，计数器立即停止计数。计数器所计的时间就是超声波从传感器到被测物的往返时间。超声波在空气中的传播速度设定为340m/s，根据计数器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即：s=340t/2。如何直接显示障碍物的距离s？？3.超声波计数与显示部分清零、锁存振荡-计时脉冲超声波计数与显示推荐方案五、推荐电路总体介绍工作原理分析一片3位十进制计数器，但只有1个输出端，要完成3位输出，采用扫描输出方式，通过它的选通脉冲信号，依次控制3位十进制的输出，从而实现扫描显示方式。

引脚图Inputs输入Outputs输出Master

ResetClockDisableLE0↑00NoChange0↓00Advance进行0x1xNoChange01↑0Advance进行01↓0NoChange00xxNoChange0xx↑Latched锁存0xx1Latched锁存1xx0Q0=Q1=0Q2=Q3=0CD4553/CC4553CD45533位数计数器时序图电路焊接注意事项

（1）电烙铁使用前要上锡，具体方法是：将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，涂上助焊剂(松香)，再用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡(亮亮的薄薄的就可以)。

（2）在进行普通焊接的时候(比如在万能板上焊接直插式元件)，一手烙铁，一手焊锡丝，靠近根部，两头轻轻一碰，一个焊点就形成了。

（3）在万能板上焊接直插元件时，要将引脚尽量插到底。（4）焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。

（5）焊接完成后，要用酒精把线路板上残余的助焊剂清洗干净，以防炭化后的助焊剂影响电路正常工作。

（6）电烙铁应放在烙铁架上。1、正确使用电烙铁

宗旨：先难后易，先低后高，先贴片后插装；焊接方便，节省时间。

先焊接难度大的，这主要是指管脚密集的贴片式集成芯片。如果把这些难度大的放于最后焊接，一旦焊接失败把焊盘搞坏，那就会前功尽弃。

先低后高，先贴片后插装。这