1/1電子設計制作大賽報告電子設計制作大賽報告設計課題：交通燈設計

專業班級：通信0913班

學生：文峰

巍巍

河昌

設計時間：2011.5.20~2011.6.5

電子設計制作競賽報告

設計課題：交通燈設計

專業班級：通信0913班

學生：文峰巍巍河昌

設計時間：2011.5.20~2011.6.5

一、設計任務及實現要求：

1、使用LED燈模擬交通燈的工作過程，紅、黃、綠三種顏色的LED燈分別模擬交

通燈的紅燈、黃燈、綠燈。

2、實現如下要求的從狀態一到狀態四的循環，并通過數碼管來顯示倒計時的時間。

狀態一：黃、綠燈熄滅，紅燈亮5s，然后進入狀態二；

狀態二：紅、綠燈熄滅，黃燈閃爍5s，然后進入狀態三；

狀態三：紅、黃燈熄滅，綠燈亮5s，然后進入狀態四；

狀態四：紅、綠燈熄滅，黃燈閃爍5s，然后回到狀態一。

3、每個狀態數碼管都要顯示倒計時的時間。

4、擴展：不同延時時間

二、設計原理（設計原理圖，原理分析）：

1、總原理圖

2、PCB圖：

3、原理分析：

采用74194的左移位功能，共輸出4種狀態，分別是0001；0010；0100；

1000；其中的0010與1000兩狀態實現黃燈亮，0001實現紅燈亮，0100實現綠燈

亮；通過門電路反饋實現74194移位的功能。555芯片的作用是提供一個時鐘給

74192，利用74192的功能實現減計數，與數碼管相連，預置初始值為5，實現倒

計時5秒的功能。再利用借位端的跳變給74194一個時鐘，即5秒實現一跳變，

以達到要求亮燈的時長。對于黃燈的閃爍，只要加門電路，實現每隔1s閃爍一次。

同時外加一個門電路和開關控制74192，實現拓展時間的要求。

三、各部分電路的功能：

1、555定時電路：

555電路工作原理：如圖接線，R1用0.1k的電阻，

R2用7.5k的電阻，C用100uf的電容，3腳為輸出

端。產生的振蕩周期T=0.7（R1+2R2）C。即T≈0.7*

（0.1K+2*7.5K）*100u≈1.1s。將振蕩周期從三端

輸出，作為時鐘。

2、74192芯片功能：

74192工作原理:利用減計數，4腳（DN）接時

鐘，上跳變有效，D3~D0設置初值0101，實現5

預置初值5的功能，5腳（UP）接高電平，11

腳（PL）為預置端，當從0跳回9時，反饋一

信號，使之在11端變低電平，實現預置功能，

即還未出現9時就變成5，從而實現5秒倒計時

的功能。在拓展時間部分，不對紅綠燈的5秒

進行預置，只對黃燈的5秒進行預置，從而實

現紅綠燈亮9秒，黃燈閃爍5秒的功能；輸出

端Q3~Q0即與數碼管相連，13腳為借位端，產

生的信號供給74194的時鐘跳變，實現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接高電

平，S1接低電平，S0接高電平，CLK接74192借位

端產生的跳變，即5秒一周期的時鐘，實現了左移的

功能，輸出的信號為0001,0010，0100,1000。則畫00011110

0010X1

010XXX

11XXXX

100XXX

即用一個或非門，讓輸出的Q2Q1Q0反饋回SR,作為左移位下一次的Q0.從而實現預期的功能。

4、其他部分的功能：

74194的15腳接紅燈，13腳接綠燈，12和14腳同時控制黃燈，故用一或門，為了節省芯片，故用一或非門，再加以非門控制到黃燈，同時，為了讓黃燈閃爍，讓輸出一端與555的輸出端口3腳共同接一與門，只有同時為高電平的時候，黃燈才亮，而時鐘的周期約1s，所以當74194的12或14腳為高電平的時候，黃燈閃爍頻率約為1Hz。7427的345腳輸入，6腳輸出的目的是為了清起始狀態的0，因為開始74194的狀態是0000，為了達到同步，故加一或非門控制74192的清零端。而74192的Q3（7腳）接一非門，控制著預置端口，為了實現擴展時間的要求，用Q3與上黃燈的信號，然后再加非門，控制預置端，即紅燈和綠燈亮的時長為9s，而當黃燈亮的時候，給予預置，依舊是閃爍5s。故在預置端前加以單刀雙擲開關，即可由開關控制時間長短。

Q3Q2Q1Q0

四、設計與制作步驟：

1、對《交通燈設計》的要求進行討論分析，決定用74194的移位功能來實現交通

燈的要求。同時使用74192的減計數實現計數功能。用NE555產生的振蕩作為

芯片需要的時鐘。用門電路實現燈閃亮的要求。

2、對原理進行充分的認識后，進行完善，盡量用較少的芯片來實現功能，在用門

電路時，若能替代，盡量用已有的門電路以減少芯片。

3、使用proteus軟件進行電路連接仿真，查看效果。并在實驗室中用面包板進行

插板檢測、修正，并完善。

4、學習和熟悉制版軟件protelDXP，對protelDXP軟件進行安裝，通過視頻教程

和請教學長，學習protelDXP的基本制作PCB板的過程和有關操作。

5、在學習protelDXP后，開始在軟件上進行元器件的查找，最新元件庫的下載和

添加導入，同時封裝元器件，導入PCB板制作，合理有效的布置元器件的位置，

使原理圖簡單精致，然后進行合理布線，布線要求不相交，盡量做到較少的跳

線，最后進行元器件名稱和有關參數的設定，包括焊盤的大小孔徑。保存原理

圖。

6、用翻印紙打印原理圖，并印制電路板，將以印制的電路板放置于FeCl3制成的

腐蝕槽腐蝕15分鐘左右，用水洗凈、擦干，再用打孔機打孔，用砂紙去除表面

的碳，涂上助焊劑，并用萬用表進行檢查板的導線是否出現斷路，若斷路，檢

測在哪一小段，焊接時用錫補。

7、按原理圖，將元器件插入孔中并焊接，焊接順序：跳線，電阻，開關，電容，

芯片插槽，LED燈。

8、性能測試與分析。對照原理，有關最后的測試的參數和現象進行綜合測試，觀

察現象，理論實際對比，發現相關問題，進行再次修改，多次測試比較修改，

實現最終制作的目的。

五、性能測試與分析：↑→→→→

產生時鐘

→↑

傳遞給借位端產生反饋給74194

輸出端

分析：NE555振蕩電路輸出端作為74192芯片所需的時鐘，74192實現了倒計時功能，在數碼管上顯示的是從5到0的倒計時計數，74192產生的借位端提供給74194芯片所需的時鐘，使74194產生的輸出控制燈亮的時長與數碼管顯示的同步。

同時，在提供電壓的時候，由于芯片部的工作電壓原因，提供的電壓約為4.5V；過大過小都會造成一定的影響。

六、結論與心得：

在這次的電子設計大賽中，我們基本實現了設計制作的要求。同時我們也受益匪淺：

1、每一題都可以用許多種方案。我們應該要全方位思考。嘗試用不同的方案來設

計電路。比如用JK觸發器實現狀態的轉移；用兩74192芯片級聯的方法來控制

燈等方案。最終我們選擇了用移位的方法來完成電路。

2、插接面包板的時候最好要一部分一部分測試，只有一部分成功了再連下一部分，

然后將這兩部分連在一起檢測，直至最后一部分完成，否則一下子插完電路，

若出現意外情況，則不好檢查電路。

3、在做完PCB板之后，要先測線是否導通，即使微小的裂縫也是造成斷路的原因。

4、在用大小不同的電壓源測試發現，芯片有一定圍的工作電壓，過小會造成芯片

不能實現預期的功能，或者是不工作，過大又可能造成燒芯，邏輯功能紊亂。

5、失敗是成功之母。在第一次的嘗試中，我們失敗了，幾乎花了三分之二的時間

來檢測電路，發現問題并分析問題，經過不斷的調試，修改。最后終于有了一

定的收獲。

這次的設計我們學到了很多，理論聯系實際，讓我