交通信号灯倒计时显示电路的设计(大学课程设计)(8页).doc

-交通信号灯倒计时显示电路的设计(大学课程设计)-第 8 页天津理工大学中环信息学院电子技术课程设计设计题目：交通信号灯倒计时显示电路的设计姓名： 学号： 系别： 专业班级： 开始日期： 年6月 28日 完成日期 年 7月 1日指导教师： 成绩评定等级 天津理工大学中环信息学院课程设计任务书系别： 班级： 姓名： 学号： 课程名称电子技术课程设计设计题目交通信号灯倒计时显示电路的设计设计任务描述及基本要求一、 任务描述：；秒脉冲电路，计数电路，译码电路，显示电路；二、 基本要求 两位秒数字显示，能进行自动R、G、Y转换。任务下达时间 2013年6 月 28日设计完成时间2013年 7 月 1 日主要参考材料1、数字电子技术基础（第五版）阎石 清华大学出版社辅导老师姓 名教研室意 见 年 月 日天津理工大学中环信息学院课程设计成绩评定表系别： 班级： 姓名： 学号：评分项目及标准权值实际得分评价内容优秀标准（各教学单位制定标准）设计选题10说明书（论文）质量30独立工作能力及设计期间的表现40回答问题情况10特色与综合素质10指导老师得分合计目 录一、设计意义 5二、设计方案比较 6三、电路组成框图 8四、电路原理图 12五、组装及技术指标测试 14六、总结 15一、设计意义为了应对新交通规则，设计能够显示红绿灯的剩余时间，可以让司机更好的判断行车方式。也让交通系统更加完善。1、题目分析交通信号倒计时，应该最少可以两位倒计时显示，并且在可以在绿灯倒计时结束之后，黄灯亮，且可以进行3秒倒计时。然后切换红灯。等红灯到计时结束后，有切到绿灯，并且倒计时。2、任务分解本电路可以分4部分组成；秒脉冲电路，计数电路（计数部分包括黄灯3秒计数和红绿等99秒计数），译码电路，显示电路。表1 元件清单元件名称参数型号数量单价计数器74LS19332元计数器74LS16013元译码器74LS4822.5元与非门74LS0021.2元或非门74LS0220.9元电阻1k140.1元电阻47k20.1元电容0.01uF0.1元电容10uF10.1元非门74LS4021.5元2、设计方案构思计数部分电路采用两片74LS193构成99进制减法计数器，用来显示红，绿信号灯剩余时间，在用一片74LS193构成三进制减法计数器，用来显示黄灯剩余时间。用一片74LS160记录减法计数器循环的次数，等74LS160加法计数器在不同的输出时对应了不同的信号灯，即可轻松控制不同颜色灯的自由切换。二、设计方案比较（选23个方案、特点分析，确定方案理由）设计方案要求能够完成交通信号等的倒计时显示，可以采用74LS191，74LS192，74LS193，等芯片作为电路计数部分。1、设计方案一电路依然采用74LS193芯片做为计数电路，但因为有两种不同进制的计数器从在，所以当99进制的计数器在绿灯计数结束后停止工作，3进制计数器开始工作，同时3进制计数器用74LS48组成的译码电路和7段数码管显示电路。完成3秒倒计时显示。当3进制计数器完成计数后，99进制计数器工作，3进制计数器停止工作。同时另一组由74LS48组成的译码电路和7段数码管显示电路。完成99秒倒计时显示。用555多谐震荡电路产生秒脉冲。用74LS160来控制绿，黄，红信号的的切换。同时也控制不同进制计数器的工作。从而切换不同的进制计数。方案一设计图见图1图1 方案一设计图2、设计方案二电路采用74LS193芯片做为计数电路，但因为有两种不同进制的计数器从在，所以当99进制的计数器在绿灯计数结束后停止工作，3进制计数器开始工作，同时3进制计数器用74LS48组成的译码电路和7段数码管显示电路。完成3秒倒计时显示。当3进制计数器完成计数后，99进制计数器工作，3进制计数器停止工作。通过或门，和第一个显示电路按照一定规则连接，完成99秒倒计时显示。用555多谐震荡电路产生秒脉冲。用74LS160来控制绿，黄，红信号的的切换。同时也控制不同进制计数器的工作。从而切换不同的进制计数。方案二设计图见图2，脉冲产生电路见图3图2 方案二电路设计图图3 秒脉冲产生电路2、两种方案比较方案一虽然基本原理和方案二相差不多，但是方案一采用了两部分译码点了和显示电路。会增加产品成本，并且实用行也不高，因为用同两部分显示电路会分散司机注意力，影响交通安全。相比方案一方案二成本低，电路稳定性高，而且也符合人们平时生活习惯。综上所述，故选 方案二做为本次设计方案三、电路组成框图电路由以下几个部分组成：99进制减法计数电路、3进制减法计数电路、加法电路、译码电路、显示电路、脉冲产生电路组成1、99进制减法计数电路99进制减法计数电路用两片74LS193构成一个99进制减法计数器（如图4）。用来记录红，绿信号的剩余时间长短，99进制减法计数电路的工作与否由加法电路控制图4 99进制减法计数电路2、3进制减法计数电路用一片74LS193来构成3进制减法计数电路.（如图5），用来记录黄灯的剩余时间。3进制减法电路的工作与否，由加法电路控制。图5 3进制减法电路3、加法计数电路用一片74LS160来构成一个5进制加法计数电路（如图6），用来控制红、绿、黄信号灯的切换。也控制99进制减法计数器和3进制减法计数器的工作状态图6 加法计数电路4、译码电路译码电路用74LS48来构成（如图7），主要作用是将二进制代码，转化为数码可识别的信号。图7 译码电路5、显示电路显示电路用7段数码显示管构成（如图8）。主要作用是将译码器索译出的信号显示出来，这样司机就可以直接看见倒计时显示。图8 显示电路6、秒脉冲产生电路由NE555构成多谐振荡器。产生周期为1秒的脉冲信号。 T=（R1+2R2）Cln2=1取C=10uF R=48K占空比q=频率f=。多谐震荡电路见如图9图9 多谐震荡电路四、电路原理图在ProtelDXP2004中绘制原理图，通过导线和芯片和电子元件构成电路原理图，然后在生产电路板。1、电路原理图由于电路比较复杂，在ProtelDXP2004一张图纸完成不了，所以分两张图纸画图，第一先画系统框图（如图10），然后在分别画各个模块对应的电路图。脉冲产生电路分为另一张图（如图11）。电路原理图别的部分为一张图纸（如图12）。通过系统总图建立电气连接关系图10 系统框图图11 脉冲产生电路部分图12 其余电路原理图2、PCB板图通过原理图生成PCB板图，首先都元件布局，把元件调到合适的位置后开始布布线，布线钱设置布线线宽，GND网络线宽设为20mil，VCC网络线宽设置为15mil。其余的先都设为10mil。布线完成后，接着敷铜。一切完成后就可以直接印刷电路板了。如图13为完成效果图13 PCB板图五、组装及技术指标测试（组装注意事项、测试图、测试仪器、测试方法、仿真、注意事项）由于芯片和电阻比较多，焊接是要注意区分。测试电路收到干扰时的工作性能。还能不能正常工作。1、组装注意项对于本电路需要焊接的地方很多，组装时一定要熟悉焊接，并且要有耐心，尽量不要出现虚焊，漏焊，错焊。电路图笔记复杂，如果出现这种问题，一般情况下，是很难排除的，很有可能又要重新做板子了。既浪费材料又浪费时间，索以要从源头减少错误，尽量少出现错误。2、测试方法测试方法就是给板子供电，电路板开始工作，观察电路工作情况，是否和设计时所要达到的要求一样。还要测量脉冲产生的秒周期是否标准，通过多次测量计算出误差。六、总结 刚开始看到课题感觉无从下手，等静下心来才发现其实基本所涉及的知识都是学习过的。这段时间过的很充实，通过课程设计又把以前学到的只是复习了一边。很多不会的地方。通过上网找资料，或去图书馆，又学到一些自己不会的知识。课程设计可以为以后的工作，等各方面打开了基础。 通过这段时间的课程设计，让我认识到了电子设计的过程，知道了一个产品从构思到设计，到生产的过程