1、電子線路課程設計報告學 院 計算機與信息工程學院 姓 名 楊思陽 班 級 09級自動化2班 學 號 20094500 設計題目 交通燈控制器 指導老師 桂 玲 日期： 2011年06月20日目錄一. 題目 2二. 任務 2三. 要求 2四. 設計摘要及整體方框圖 2五. 單元單路設計原理及原理分析 3六. 整體電路原理圖 9七. 原件表 9 八. pcb版制作 10九. 焊接與調試 10十. 體會 11一. 題目交通燈控制器二. 任務利用555定時器、74ls193、74ls48、74ls00、4042、紅黃綠三色二極管以及數碼管等元件設計一個交通燈控制器。三. 要求本電路設計一個交通燈控制器

2、，需要達到的目的如下：一個周期64秒，平均分配，前32秒紅燈亮，后32秒綠燈亮。在紅燈亮的期間的后8秒與紅燈在一起的黃燈閃爍（注意：紅燈同時亮）。為了顯示效果明顯，設計閃爍頻率為2。在綠燈亮的期間的后8秒與綠燈在一起的黃燈閃爍（注意：綠燈同時亮）。為了顯示效果明顯，設計閃爍頻率為2。在黃燈閃爍其間，數碼管同時倒計時顯示，再在此期間以外，數碼管不亮。四. 設計摘要及整體方框圖一個脈沖信號發生器，一個二進制加法計數器，一個十進制減法計數器，紅燈與綠燈以及黃燈是否亮是由二進制加法計數器的輸出端狀態來決定的，因此，設計一個組合邏輯電路，它的輸入信號就是二進制加法計數器的輸出信號，它的輸出就是發光二極管

3、的控制信號，因此，需要一個組合邏輯電路，六個發光二極管（兩個紅色發光二極管，兩個綠色發光二極管，兩個黃色發光二極管）電路，一個數碼管顯示電路，其結構如下圖所示：555脈沖振蕩器4024計數器組合邏輯電路發光二極管193計數器74ls48驅動器數碼管五. 單元單路設計及原理分析脈沖信號發生器由定時器555構成；二進制加法計數器由七位二進制加法計數器構成；十進制減法計數器由74ls193可逆可預置十進制計數器構成；組合邏輯電路根據輸入輸出的邏輯關系確定為74ls00電路芯片；驅動器選用74ls48。1.555定時器555定時器是一塊常用的集成電路，電路符號如左圖所示，8為電源端vcc,1為公共端g

4、nd。所加電源電壓范圍4.5vvcc18v，最大輸出電流達200ma。內部電路原理圖如右圖所示，內部有三個相同的分壓電阻，每個電阻上的電壓都為1/3vcc。兩個比較器c1和c2，c1的比較電壓為2/3vcc，c2的比較其電壓為1/3vcc，檔比較器“+”端電壓大于比較器“-”端電壓時，比較器輸出高電平（其狀態用1表示），當比較器“+”端電壓小于“-”端電壓時，比較器輸出低電平（其狀態用0表示）。g1，g2兩個與非門構成基本rs觸發器，g3為輸出緩沖反向器，起整形和提高負載能力的作用。t為泄放三極管，為外接電容提供充放電回路。利用555定時器設計電路時，主要是考慮如何讓2和6的點位發生變化（外界

5、信號和利用電容器的充放電過程實現）而讓定時器的輸出狀態發生變化，而設計成各種具有不同功能的電路。555應用：多諧振蕩器（產生連續矩形波信號），電路原理如圖所示（4腳為高電平時，電路震蕩，4腳為低電平時，電路不震蕩）。開始時，內部泄放三級管由于其基極輸入為低電平，是截止的，電源通過r2和r1對電容器c充電，2、6腳點位開始上升，當上升到2/3vcc時，電路狀態發生翻轉，內部泄放三級管為高電平，飽和導通，電容器c通過r1放電，2、6腳點位開始下降，當降到到1/3vcc時，電路狀態再次發生翻轉，內部泄放三極管截止，電源再次對電容器充電，周而復始輸出連續矩形波信號，由3腳輸出。一般取c1為103電容。

6、理論推導出，振蕩器的頻率由電阻r1、r2和電容c決定。f=1.43/（2r1+r2）c脈沖波的占空比由電阻r1和r2決定，結果為=（r1+r2）/（2r1+r2）可見，當r2越小時，占空比接近50%。2.七位二進制計數器4024七位二進制計數器4024各腳功能如圖所示，14腳為電源端，所接電源電壓范圍3v-15v，7腳接地gnd。2腳為復位端（清零端），高電平有效。1腳為脈沖信號輸入端，下降沿有效（即計數器在脈沖下降沿時刻計數）。q1-q7是七個數據輸出端，q7為最高位，q1為最低位。當輸入脈沖信號后，計數器輸出端變化狀態：00000000-11111111.本電路中的組合邏輯電路的輸入信號為

7、二進制計數器的輸出信號q7-q2，設計q2信號頻率為1，而輸出應為六個表示路口交通信號燈的發光二極管的控制信號，分別用lr1，lg1，ly1和lr2，lg2，ly2表示，但注意到dr1和dg2狀態相同，dg1和dr2狀態相同，dy1和dy2狀態相同，所以實際上只要三個輸出信號即可，分別用l1，l2，l3表示。組合邏輯電路的輸出信號l1，l2，l3與電路的輸出信號q2-q7的關系與下圖真值表表示：編號q7q6q5q4q3q2l1l2l30-1500xxxx10016-23010xxx10024-31011xxx10132-4710xxxx01048-55110xxx01056-63111xxx0

8、11從以上可知：l1=q7，需要低電平有效時，l1=q7l2=q7，需要低電平有效時，l2=q7l3=q6q5=q6q5考慮到黃燈需要閃爍，可以讓l3信號和q1信號（頻率為2hz的脈沖波）加到一個二輸入與非門的兩個輸入端，輸出信號為l4，l4=l3*q1當l3為0時，l4=1當l3為1時，l4=q1可見，需要l4低電平有效，這樣，l3為0時，黃燈不亮，l3為1時，黃燈閃爍。有以上討論可知，需要兩個二輸入與非門，三個分門，為節約起見，三個非門中的兩個非門用與非門實現，另一個非門用三極管實現，這樣需要四個二輸入與非門，可用芯片74ls00，一個三極管構成的非門。3.74ls0074ls00外形為d

9、ip14，74ls00是一塊四-二輸入數字集成芯片，內有四個完全一樣的二輸入與非門，14腳接vcc（+5v），7腳接地gnd。他們中的四個二輸入的與非門如圖所示，其中a,b為與非門的兩個輸入端，y為輸出端。額定拉電流為4ma，額定灌電流8ma，額定輸出高電平電壓3.6v。4.可預置二進制可逆計數器74ls19374ls193外形結構為dip16，其中（8）腳接gnd，（16）腳接+5v。cu加計數脈沖信號輸入端。cd減計數脈沖信號輸入端。注意：用其中一個輸入端時，另一個輸入端接高電平。q3-q0計數器數據輸出端，q3為最高位，q0為最低位。p3-p0計數器預置數輸入端，當計數器處于預置數狀態時

10、，通過該輸入端預置數，此時q3-q0=p3-p0。mr復位信號輸入端，上升沿有效，即當mr從0跳到1時，計數器復位，此時q3-q0=0000。當mr=0時，計數器處于技術狀態。pl預置數功能控制端，低電平有效，當pl=0時，計數器處于預置數狀態，當pl=1時，計數器處于計數狀態。tcd加計數借位信號輸出端。tcd減計數借位信號輸出端。根據設計要求，預置數為8，p3=1，接高電平（電源），p2=p1=p0=0，接低電平（地gnd）。黃燈不亮，即l3=0時，計數器需要處于預置數狀態，即pl=0，黃燈亮，即l3=1時，計數器需要處于計數狀態，即pl=1，可見pl=l3。作為減法計數器使用，cu接高電

11、平，cd接脈沖信號q2。因計數器處于計數狀態或預置數狀態，不能處于復位狀態，因此讓mr=0。從前面討論可知，多諧振蕩器的震蕩頻率為4hz，一次確定多諧振蕩器電路的電阻和電容。5.四線-七段譯碼器74ls4816腳接電源vcc=5v，8腳接地gnd。dcba為8421bcd碼數據輸入端，d為最高位，a為最低位。abcdefg（高電平有效，輸出電流小于6ma）為7個輸出端，分別接氣短數碼管的7個輸入端abcdefg，所接數碼管必須是共陰數碼管。lt燈測試輸入端，低電平有效，即當此燈為低電平且bi/rbo為高電平（或開路）時，輸出全為高電平，數碼管內所有發光二極管全亮。bi/rbo消隱輸入（低電平有

12、效）/脈沖消隱輸出（低電平有效），只要此端為低電平，輸出全為低電平，數碼管內所有發光二極管全不亮。rbi脈沖消隱輸入端，低電平有效。檔次端為低電平且abcd也同時為低電平時，輸出全為低電平，數碼管內所有發光二極管全不亮。從以上結果直到，要讓數碼管正常顯示0-9，3、4、5腳都要接高電平。要讓數碼管顯示1-9而不顯示0，這3接高電平，5接低電平，4懸空（或電源通過電阻連4）。這事實上就是消0，例于最高位的數碼管就希望是這樣。組成數碼管的七段實際上就是七個發光二極管，當這七個發光二極管中不同的二極管亮時，就顯示0-9中不同的數字。六. 整體電路原理圖七. 原件表脈沖信號發生器由定時器555構成；二

13、進制加法計數器由七位二進制加法計數器構成；十進制減法計數器由74ls193可逆可預置十進制計數器構成；組合邏輯電路根據輸入輸出的邏輯關系確定為74ls00電路芯片；驅動器選用74ls48。其他相關元器件：編號規格編號規格編號規格編號規格r151kr5360u1555led綠r2150kr6360u24024led黃r33kc1103u374ls00j1r4360c2104led紅q9013八. pcb版制作多層pcb是有三層或三層以上導電圖形和絕緣材料層壓合成的印制板。 它實際上是使用數片雙面板，并在每層板間放進一層絕緣層后粘牢(壓合)而成。它的層數通常都是偶數，并且包含最外側的兩層。從技術的

14、角度來說可以做到近100層的pcb板，但目前計算機的主機板都是48層的結構。 多層印制板一般采用環氧玻璃布覆銅箔層壓板。為了提高金屬化孔的可靠性，應盡量選用耐高溫的、基板尺寸穩定性好的、特別是厚度方向熱膨脹系數較小的，且與銅鍍層熱膨脹系數基本匹配的新型材料。 制作多層印制板，先用銅箔蝕刻法做出內層導線圖形，然后根據設計要求，把幾張內層導線圖形重疊，放在專用的多層壓機內，經過熱壓、粘合工序，就制成了具有內層導電圖形的覆銅箔的層壓板，以后加工工序與雙面孔金屬化印制板的制造工序基本相同。九. 焊接與調試認真焊接，按照印刷版上的器件編號找到相應的原件，按以下順序焊接：電阻、ic座、瓷片電容、發光二極管

15、、接口，焊接過程中注意以下問題：各發光二極管“+”“-”極。三極管上對應的“e”“b”“c”；集成塊的腳在印刷版上的對應位置；j1要與前續電路的輸入輸出電源接口方向相一致，因此要注意其方位，自己觀察各焊點，檢查有無短路現象和虛焊現象。認真測量，在觀察所焊接的電路板處于正常狀態后，將5v電源接入j1接口觀察。實驗數據統計：時間紅燈黃燈綠燈時間紅燈黃燈綠燈0-24亮65-89亮25-32閃亮90-97閃亮33-57亮98-122亮58-64亮閃123-130亮閃十. 體會通過此次電路時間課程設計交通燈的設計，加強了我對數電課程的理解，對應用有了一定的認識，提高了綜合運用知識的能力，及解決問題的能力。此次電子課程設計，讓我懂得了實踐的重要性。即使課本知識掌握好，如果不會運用，也是一些無用的知識，如果能運用而實際能力很差，理論實踐結合不來，學得再好也沒用。這次恰好是將課本鞏固與綜合運用結合，再加上動手能力的三者結合。一方面，它加深與鞏固了所學理論，并運用，提高了我運用知識的能力；另一方面，培養了我對專業知識的興趣。在焊接過程中，沒出現太大的問題，因為