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1、西北农林科技大学机械与电子工程学院电子技术基础课程设计报告全套电路图，联系153893706交通灯电路设计姓 名 专业年级 2004级机电（2）指导教师 完成时间 2007年1月12日成 绩_一 课题名称 : 交通灯控制电路二 设计要求以及内容摘要： 设计要求: 用红、黄、绿三色发光管作为交通灯，传感器或逻辑开关作为检测车辆是否到来的信号 由于主干道车辆多，而支干道车辆少，所以主干道常处于允许通行状态，而支干道有车来才允许通行。主干道和支干道红绿灯交替运行。当主干道和支干道均有通过时，两者交替通过：主干道每次放行24s，支干道每次放行20s，设置24s和20s计时电路；在每次由红灯转变为绿灯的
2、过程中，要亮4秒黄灯作为过渡，设置4s的计时电路。 设计内容摘要： 计时及显示电路； 交替状态与主干道常绿状态选择电路； 时间脉冲触发电路；三 画出设计思路的系统框图,比较和选择系统的设计方案 绿灯变红灯亮黄灯过渡主干道亮绿状支干道红绿状主干道常绿状态状态选择电路20S计时电路4S计时电路4S计时电路24S计时电路触发电 路支干道亮绿灯主干道红绿灯设计思路的系统框图 ： 图一、系统框图支干道有车通过比较和选择系统的设计方案 计时及显示电路计时电路方案1顺计时方案2倒计时74LS190、74LS191、74LS19274LS160、74LS161、74LS190、191、192、计时电路可选用两
3、种方案：方案1顺计时、方案2倒计时根据实际需要采用倒计时显示时间,能更好的提示车辆启动或停止,更符合人性化的要求 。 采用倒计时用置数法更简单,选用功能熟悉的74LS192。 图二 交替状态与主干道常绿状态选择电路:由设计要求，当主干道和支干道均有通过时，两者交替通过，而主干道常处于允许通行状态，所以交替一个循环后，主干道处于允许通行状态。整个控电路只有“交替状态”与“主干道常绿状态”两个状态, “主干道常绿状态”转变为“交替状态”的条件是主干道和支干道均有通过时,即:在主干道绿灯且支干道有车通过时,进入“交替状态”。“主干道常绿状态”转变为“交替状态”的选择电路可以有两种思路：思路一、74L
4、S192由置数状态转变为减数状态；思路二、通过控制触发脉冲控制状态转变； 时间脉冲触发电路选择晶振电路或555定时电路设计多谐振荡器，74LS160分频。四 单元电路设计,参数计算和器件选择 计时及显示电路 采用倒计时用置数法更简单,选用74LS192表1 74LS192的功能表输入输出说明CRLOADUPDOWNABCDQ1Q2Q3Q41*异步清零00*abcdabcd异步置数011*加计数加法011*减计数减法计时电路24S计时电路初始状态置数为“2”和“4”当LOAD由置数状态变为计数状态(0 变1)时,UP端置1，DOUN输入脉冲时开始减数，当减到“0”时，借位端OB端输出为1。连接电
5、路见（图三） 图三 计时电路20s和4S计时电路可同理设计，将其分别串联 即得到计时电路。显示电路： 用红、黄、绿三色发光管作为交通灯。主干道常处于允许通行状态，亮绿灯；两者交替通过时，主干道每次放行24s，支干道每次放行20s，设置24s和20s计时电路；在每次由红灯转变为绿灯的过程中，要亮4秒黄灯作为过渡，设置4s的计时电路。 数码管直接接在相对应的74LS192的输出端，显示倒计时时间。注意引脚对应，避免显示出错。图四、显示电路 交替状态与主干道常绿状态选择电路:图五、状态选择电路支干道车辆通过信号由逻辑开关J4模拟，A端输出状态选择信号，B端输出主干道常绿信号，C端为交替循环结束信号，
6、D端输入计时脉冲。只有B端输出为高电平时，即主干道为绿灯时，J4触发才有效，使T-FF输出Q反转，A端输出计时脉冲；Q为高电平D端输入计时脉冲有效。 时间脉冲触发电路触发电路的建立，直接在Multisim8.0软件的“Tools”中选择555建立调用模块，设定参数为100Hz；然后用74LS160分频两次就得到1Hz的脉冲。图六 时间脉冲触发电路五 电路图及工作原理工作原理： 利用74LS192的减法计数功能计数。采用置数法由两片74LS192级联组成24和20的计数器，当LOAD由置数状态变为计数状态(0 变1)时,UP端置1，DOUN输入脉冲时开始减数，当减到“0”时，借位端OB端输出为1
7、，进而触发高一位进入计数状态。用T触发器选择74LS192置数与计数状态。由JK触发器74LS107该成T下降沿有效；由T触发器T-FF该成T上升沿有效。 图 七 交替状态与主干道常绿状态选择原理详见：四 （2）介绍。 整个电路运行过程：将各部分电路接好，先按开关J5键复位，再按开关J1启动，主干道绿灯常亮，此时按下开关J4模拟支干道有车通过，触发U29的Q、Q反转，进入交替状态，此刻再按开关J4模拟支干道有车通过无效，不能触发U29的Q、Q反转。计数电路进入计数状态，主干道和支干道交替放行。当交替一个循环或周期结束，反馈信号触发选择电路中的U29动作Q为0，计数脉冲无效，停止计数，进入主干道
8、常绿状态。系统工作电路图完整的系统工作电路图见附：图八六 组装调试: 使用的主要仪器和仪表：示波器 调试电路的方法和技巧：调试电路时应当把计时电路、状态选择电路、时间脉冲触发电路三个电路分别测试，然后再组装调试。这样便于发现问题检修电路。 测试分析，故障原因及排除方法具体调试步骤如下：计时电路调试如图（图九），按一下逻辑开关计时电路在数码管上显示时间符合要求则电路无问题；否则，用示波器逐次检测74LS192的置位端高低电平的变化和JK、T触发器的触发信号是否有效。选择电路调试如图 图十图十 选择电路调试 时间脉冲触发电路调节电阻，示波器检测输出脉冲周期是否为1s。七 设计电路总结：本电路设计的
9、特点是，用减法计数器实现计数功能，倒计时显示时间提示更直观人性化；触发器实现功能的选择和状态转换稳定性高。方案的缺点和不足是,各状态相互影响若有一个器件损坏整个系统将瘫痪，问题检测排除较困难。本电路的致命缺陷是555计时触发电路无法其它电路兼容。课题设计的核心是计时电路的状态循环和状态选择。 此系统须改进的地方是显示系统时间显示应在同一个数码管上显示，这样才更符合实际要求，时间脉冲精度不高。此系统可应用于定时循环系统。（如洗衣机定时系统）八 列出系统需要的元器件清单 表2 元器件清单元件名称代码个数功能备注减法计数器74LS1926减法计数JK触发器74LS107D2下降沿有效T触发器T-FF
10、2上升沿有效或门OR2、OR36或非门74LS02D2非门74LS04D5与门AND24LED灯6红、黄、绿数码显示管6四引脚逻辑开关3电源3提供电源计数器74LS160N2分频555定时器555_VIRTUAL1电阻3电容2九 列出参考文献： 数字电子技术基础 清华大学 第四版 阎石主编十 收获和体会： 通过本次交通灯电路的设计，我学习了Multisim8.0、WEB软件的使用，掌握了电工电子电路的设计方法和步骤。 Multisim8.0软件的学习花费了大量时间，书本上学习的各种的逻辑器件在软件上起来比较麻烦，特别是触发器和片子的各引脚功能于书本上的并不完全一致，既要以书本为基础，又要学习发
11、现各种片子的引脚功能。通过摸索和交流，我发现了许多学习各种器件功能的捷径；比如：打开器件库选中器件，点击“Model”会出现器件的说明。 熟悉软件后，就冲动的想直接设计电路，由于思路不够清晰，再加上软件中器件功能不熟悉，以下午什么也没弄出来。清晰的设计思路和电路图是软件模拟的前提，在使用软件之前一定要把电路图设计出来，至少应有清晰的思路。有道是“胸中有丘壑下笔如有神” 嘛！ 电路设计一定要有步骤有计划的进行。首先要确定设计思路画出设计流程图，确定使用什么元件；然后列出逻辑关系并化简逻辑关系，也可列卡诺图或状态转化图，进一步确定使用的元器件；最后确定电路图检查反馈修改完善。设计思路和电路图确定以后，在软件上联电路图。这是虽然轻松多了，但是连接电路图确实是细活，有一根线出错，你就无法实现你的电路，而且找起问提来的麻烦，必须一根一根的检查，因此必须要细心更要有耐心。课程设计是锻炼我们思维和动手能力的好机会。没有严密的思维和逻辑推理就不能设计出正确符合设计要求的电路，不自己动手就不能把学到的知识灵活运用。课程设计不仅让我学到了知识，锻炼了能力，更给了我自信。在这个过程中我感受到了理论知识的重要作用，动手能力有所提高，电路的设计模拟成功，增强了我的自信心 。附： 图八 系统工作电路图附： 图九 计时电路调试图
