電子設計制作大賽報告設計課題：交通燈設計1TJ設計課題：交通燈設計1TJ專業班級：通信0913班學生姓名： 李文峰謝巍巍張河昌設計時刻：2018?5?20~2018?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班學生姓名：李文峰謝巍巍張河昌設計時刻：2018.5.20~2018.6.5一、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刻。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，黃燈閃耀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，黃燈閃耀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刻。4、 擴展：不同延時時刻設計原理（設計原理圖，原理分析）:1、總原理圖2、PCB圖:

3、原理分析:采納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。關于黃燈的閃耀，只要加門電路，實現每隔1s閃耀一次。同時外加一個門電路和開關操縱74192,實現拓展時刻的要求。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。4I1?10"i9-'5-15|□0QDQ1QID2Q2D3Q3UPTCU□N4I1?10"i9-'5-15|□0QDQ1QID2Q2D3Q3UPTCU□NTCDPLMRUbU4髀1"'4LSD8■TKT>sw2、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，即還未顯現9時就變成5,從而實現5秒倒計時的功能。在拓展時刻部分，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，黃燈閃耀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。_7117427U1□0CD□1QI□2C2□3C3SRSL:CLKSO31h.dF:U2:A'74LG194昨-修101XQ3Q2Q1Q0\.000111100010X1010XXX11XXXX100XXX3、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。則畫卡諾圖：易得：輸出output=(notQ2)&(notQ1)&(notQ0)=not(Q2+Q1+Q0)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腳同時操縱黃燈，故用一或門，為了節約芯片，故用一或非門，再加以非門操縱到黃燈，同時，為了讓黃燈閃耀，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，因此當74194的12或14腳為高電平的時候，黃燈閃耀頻率約為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，故加一或非門操縱74192的清零端。而74192的Q3(7腳)接一非門，操縱著預置端口，為了實現擴展時刻的要求，用Q3與上黃燈的信號，然后再加非門，操縱預置端，即紅燈和綠燈亮的時長為9s，而當黃燈亮的時候，給予預置，仍舊是閃耀5s。故在預置端前加以單刀雙擲開關，即可由開關操縱時刻長短。ELDCWU2:A.，.回：.F4LM哦?TDJ>d、回:?.ELDCWU2:A.，.回：.F4LM哦?TDJ>d、回:?.■國...，LEUGFi田』5L■i：JW$1MR.fiW-SFDT...U3:C■-".r岫的四、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，查看成效。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的差不多制作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，使原理圖簡單精巧，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。儲存原理圖。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制成的腐蝕槽內腐蝕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顯現斷路，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。對比原理，有關最后的測試的參數和現象進行綜合測試，觀看現象，理論實際對比，發覺相關問題，進行再次修改，多次測試比較修改，實現最終制作的目的。數碼管計數功能產生時鐘傳遞給7419274192減計數功能（倒計時數碼管計數功能產生時鐘傳遞給7419274192減計數功能（倒計時借位端產生反饋給74194功能）一一一一一一一一一IA——>——>——>―>?—>——>——>——>——>——>——> 1操縱燈的輸出情形五、性能測試與分析: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產生的輸出操縱燈亮的時長與數碼管顯示的同步。同時，在提供電壓的時候，由于芯片內部的工作電壓緣故，提供的電壓約為4.5V；過大過小都會造成一定的阻礙。六、 結論與心得：在這次的電子設計大賽中，我們差不多實現了設計制作的要求。同時我們也受益匪淺：1、 每一題都能夠用許多種方案。我們應該要全方位摸索。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芯片級聯的方法來操縱燈等方案。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，若顯現意外情形，則不行檢查電路。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緣故。4、 在用大小不同的電壓源測試發覺，芯片有一定范疇的工作電壓，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刻來檢測電路，發覺問題并分析問題，通過不斷的調試，修改。最后終于有了一定的收成。這次的設計我們學到了專門多，理論聯系實際，讓我們更扎實的把握了專業知識。同時，讓我們更加明白團隊意識的重要性，失敗了不喪氣，互相鼓舞，互相支持。遇到不明白的情形下，能及時查閱書籍，詢問同學及學長，不斷的交流中，讓我們學會到了更多，注意到了更多的細節。因此我們還認識到自身依舊有許多不足之處，知識的匱乏，技能的生疏，造成了許多的不順。在今后的學習生活中，我們一定要打好扎實的基礎，努力加強自己的動手能力，爭取取得更好的成績。七、 參考文獻：徐惠民、安德寧 數字邏輯設計與VHDL描述 機械工業出版社 2018