交通灯控制电路设计与制作drmp.docx

武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书目录摘要I1 方方案设计计与选择择11.1方方案一原原理设计计11.2方方案二原原理设计计22 单单元电路路设计442.1 秒脉冲冲信号发发生器442.2 五进制制计数器器52.3 移位寄寄存器772.3 信号灯灯控制1132.3.1 红红灯信号号控制1132.3.2 绿绿灯信号号控制1132.3.3 黄黄灯信号号控制1133 元器器件清单单144 制作作及调试试154.1 制作1554.2 调试1554.3 调试过过程中发发现的问问题及解解决166结束语117参考文献献18- 25 -交通灯控控制电路路设计与与制作1 方方案设计计与选择择要求设计计一个十十字路口口的交通通灯控制制电路，要要求甲车车道和乙乙车道两两条交叉叉道路上上的车辆辆交替运运行，每每次通行行时间都都设为225秒，黄灯先先亮5秒秒，才能能变换运运行车道道，黄灯亮亮时，要要求每秒秒钟闪亮亮一次。根根据要求求要用到到1Hzz时钟脉脉冲源，可可用5555定时时器来实实现，还还要用到到计数器器，逻辑辑门等器器件来实实现。1.1方方案一原原理设计计交通灯控控制原理理图1如下图图1-11所示：555定时 器计数器实现五进制移位寄存器甲车道信号灯乙车道信号灯图1-11 交通灯灯控制原原理图11首先用NNE5555定时时器产生生1Hzz脉冲作作为时钟钟脉冲信信号源，用用74LLS1661构成成五进制制计数器器，每五五秒自动动清零，同同时给774LSS1644移位寄寄存器一一个脉冲冲信号，使使寄存器器移位，然然后通过过74LLS1664移位位寄存器器分别实实现5秒秒，200秒，225秒的的循环控控制，分分别使对对应的黄黄灯，绿绿灯，红红灯亮。最最后用黄黄灯信号号和秒冲冲信号源源进行与与逻辑运运算，使使得黄灯灯能够每每秒闪烁烁一次。交通灯控控制电路路图1如如下图11-2所所示：图1-22 交交通灯控控制电路路图11.2方方案二原原理设计计交通灯控控制原理理图2如如下图11-3所所示：秒脉冲发生 器控制器译码器信号灯0.2Hz1Hz图1-33 交通通灯控制制原理图图2用两片NNE5555定时时器分别别产生00.2HHz和11Hz的的脉冲信信号，00.2HHz的信信号给74LSS1611计数器器，实现现5秒触触发一次次，744LS1161构构成十进进制循环环计数，然然后接774422四线-十十线译码码器对计计数器的的信号进进行译码码，信号号通过非非门，与与非门的的组合后后接到适当的的交通灯灯上。11Hz的的脉冲信信号与黄黄灯信号号逻辑与与，实现现每秒闪闪烁一次次。交通灯控控制电路路图2如如下图11-4所所示：图1-44 交通通灯控制制电路图图2现在选择择第一种种方案来来实现交交通灯控控制电路路。2 单单元电路路设计2.1 秒脉冲冲信号发发生器时钟信号号产生电电路主要要由NEE5555定时器器组成震震荡器，产产生稳定定的脉冲冲信号，送送到状态态产生电电路，状状态产生生电路根根据需要要产生一一定的“0” 、“1 ”信号，电电路图如如下图22-1所所示：图2-11 秒脉脉冲发生生电路(2-1)(2-2)所以时间间周期就就是：T=C=1s 图2-2 NE5555管管脚图2.2 五进制制计数器器要实现五五进制计计数，用用74LLS1661四位位二进制制同步加加法计数数器，该该计数器器能同步步并行预预置数据据，具有有清零置置数，计计数和保保持功能能，具有有进位输输出端，可可以串接接计数器器使用。它它的管脚脚排列如如图2-3所示示： 图图2-3374LLS1661管脚脚图管脚图介介绍：时时钟CPP和四个个数据输输入端PP0PP3清零零/MRR使能CCEP，CCET置置数PEE数据输输出端QQ0QQ3以及及进位输输出TCC. (TC=Q0··Q1··Q2··Q3··CETT)下图为774LSS1611的功能能表：表2-11 774LSS1611功能表表从74LLS1661功能能表功能能表中可可以知道道，当清清零端CCR=“00”，计计数器输输出Q33、Q22、Q11、Q00立即为为全“00”，这这个时候候为异步步复位功功能。当当CR=“1”且且LD=“0”时时，在CCP信号号上升沿沿作用后后，744LS1161输输出端QQ3、QQ2、QQ1、QQ0的状状态分别别与并行行数据输输入端DD3，DD2，DD1，DD0的状状态一样样，为同同步置数数功能。而而只有当当CR=LD=EP=ET=“1”、CCP脉冲冲上升沿沿作用后后，计数数器加11。744LS1161还还有一个个进位输输出端CCO，其其逻辑关关系是CCO= Q0··Q1··Q2··Q3··CETT。合理理应用计计数器的的清零功功能和置置数功能能，一片片74LLS1661可以以组成116进制制以下的的任意进进制分频频器。所以可以以利用一一片744LS1161实实现五进进制加计计数，将将CR=LD=EP=ET=“1”，D3,D2,D1,D0接地，二进制的五为（0101），故将Q2,Q0连到同一与非门后接CR清零端，每五个脉冲清一次零，实现五进制加计数器。电路连接接图如下下图所示示： 图2-4 五进制制计数器器电路图图2.3 移位寄寄存器74LSS1644为8位位移位寄寄存器，当当清除端端（CLLEARR）为低低电平时时，输出出端（QQAQH）均均为低电电平。串串行数据据输入端端（A，B）可控控制数据据。当AA、B 任意意一个为为低电平平，则禁禁止新数数据输入入，在时时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0 为低电平。当A、B 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK 上升沿作用下决定Q0 的状态。引出端符符号CLOCCK 时时钟输入入端CLEAAR 同同步清除除输入端端（低电电平有效效）A，B 串行数数据输入入端QAQQH 输出出端逻辑及封封装图图2-55 774LSS1644封装图图 图2-66 774LSS1644逻辑图图74LSS1644管脚图图图2-77 744LS1164管管脚图真值表表2-22 774LSS1644真值表表H高电电平L低电电平X任意意电平低到到高电平平跳变QA0,QB00,QH00 规规定的稳稳态条件件建立前前的电平平QAn,QGnn 时时钟最近近的前的电电平极限值电源电压压： 7VV 输入电压压： 5.5V 工作环境境温度741664： -0070储存温度度： -6651500时序图 图图2-88 774LSS1644时序图图表2-33 推推荐工作作条件推荐工作作条件: 544/7441644 单位最小额定最大电源电压压VCC 54 4.5 5 5.5 V 74 4.755 5 5.255 输入高电电平电压压ViH 2 V 输入低电电平电压压ViL 0.8 V 输出高电电平电流流IOH -4000 uA 输出低电电平电流流IOL 8 mA 时钟频率率fCP 0 25 MHz 脉冲宽度度TW CLLOCKK，CLEEAR 20 ns 建立时间间tseet 25 ns 保持时间间tH 5 ns 采用744LS1164八八位移位位寄存器器可以实实现对黄黄灯5秒秒的控制制，绿灯灯20秒秒的控制制和红灯灯25秒秒的控制制。用774LSS1611的清零零信号作作为744LS1164的的触发信信号，用用10脚脚即Qee来控制制串行输输入的信信号，其其局部电电路图如如下： 图2-9 74LLS1664连接接电路图图2.3 信号灯灯控制2.3.1 红红灯信号号控制南北向的的红灯直直接与QQe相连连，则东东西向的的红灯正正好相反反，先将将Qe取取非，然然后接东东西向红红灯。2.3.2 绿绿灯信号号控制东西向的的绿灯信信号通过过Qe，QQd相与与获得，南南北向的的绿灯信信号则要要Qe，QQd先分分别取非非，然后后再相与与获得。2.3.3 黄黄灯信号号控制黄灯信号号的获得得比绿灯灯，红灯灯稍复杂杂，东西西向的黄黄灯信号号通过QQd取非非与Qee相与获获得，要要使其每每秒闪烁烁一次，用用其与11Hz时时钟脉冲冲相与即即可。南南北向的的黄灯信信号则通通过Qee取非与与Qd相相与，再再和1HHz时钟钟脉冲相相与即可可。 图22-100 交交通灯信信号控制制电路3 元器器件清单单所要用到到的器件件：NE5555定时时器，774LSS1644，744LS1161，二二输入与与非门，非非门，三三输入与与门；红红黄绿发发光二极极管各两两个，电电阻R11，R22，电容容C1，CC2，导导线若干干。元器件清清单如下下表： 表33-1 交通通灯控制制设计元元器件清清单元件序号号型号主要参数数数量备注1NE55551脉冲发生生器274LSS16441移位寄存存器374LSS081二输入与与门474LSS041六非门574LSS111三输入与与门674LSS16111计数器7LED6红黄绿各各两个8C110uFF19C20.011uF110R143k111R250k14 制作作及调试试4.1 制作 图4-1 总体电电路图按照总的的电路图图，规划划电路总总布局，以以使电路路连接简简单、明明了。首首先一个个模块一一个模块块连接，连连接好一一个模块块，就检检测一个个，包括括芯片，电电路板，及及导线是是否接正正确且接接稳等，以以防整体体检测时时不必要要的麻烦烦。4.2 调试整体连接接完毕，进进行调试试，看是是否和仿仿真结果果相同。如如有出入入，仔细细检测电电路，查查出问题题所在。这这样不断断调试，直直到达到到预期结结果。首先对时时钟信号号脉冲源源进行调调试，看看是否产产生1HHz时钟钟信号，把万用用表调到到20VV电压档档，万用用表负极极接地，正正极接5555定定时器“3”针脚，芯芯片通电电后，看看电压变变化是否否变化明明显，高高电平大大于3VV，低电电平小于于0.44V。如如果不能能产生脉脉冲，检检测5555定时时器的引引脚是否否接对，电电阻和电电容是否否接正确确，如果果不是这这些问题题，就通通过换芯芯片，看看是否是是芯片的的问题，如如果芯片片也没问问题，就就检测是是不是电电路板有有问题。再对五进进制计数数器进行行测试，看看是否为为五进制制计数，测测试结果果确为五五进制计计数，然然后测试试移位寄寄存器的的工作是是否正常常，最后后检验信信号灯是是否达到到预期目目标，若若是没有有按预期期的工作作，检查查逻辑门门是否正正常工作作，导线线是否连连接到位位。进过不断断调试后后，交通通灯控制制电路达达到了预预期的全全部功能能。4.3 调试过过程中发发现的问问题及解解决调试过程程中难免免发现一一些问题题：（1）774LSS1611无法正正常工作作 744LS1161加加电源后后无法正正常工作作，经过过调试发发现时电电压源的的问题，774LSS1611的电压压不宜超超过3.5V，不不然无法法正常计计数。（2）绿绿灯不亮亮 经检检查发现现是因为为74LLS088二输入入与非门门没有接接地导致致。 调试过过程中虽虽然发现现了很多多问题，不不过经过过检查一一一解决决。结束语心得与体体会：1、通过过这次课课程设计计，加强强了我们们动手、思思考和解解决问题题的能力力。在整整个设计计过程中中，我们们通过这这个方案案包括设设计了一一套电路路原理和和芯片上上的选择择，并实实现的电电路的仿仿真。这这个方案案总共使使用了774LSS1611，74LLS1664，774LSS04，774LSS08，774LSS11，NNE5555定时时器各一一个。2、在设设计过程程中，经经常会遇遇到这样样那样的的情况，就就是心里里想老着着这样的的接法可可以行得得通，但但实际接接上电路路，总是是实现不不了，因因此耗费费在这上上面的时时间用去去很多。3、我沉沉得做课课程设计计同时也也是对课课本知识识的巩固固和加强强，由于于课本上上的知识识太多，平平时课间间的学习习并不能能很好的的理解和和运用各各个元件件的功能能，而且且考试内内容有限限，所以以在这次次课程设设计过程程中，我我们了解解了很多多元件的的功能，并并且对于于其在电电路中的的使用有有了更多多的认识识。4、平时时看课本本时，有有时问题题老是弄弄不懂，做做完课程程设计，那那些问题题就迎刃刃而解了了。而且且还可以以记住很很多东西西。比如如一些芯芯片的功功能，平平时看课课本，这这次看了了，下次次就忘了了，通过过动手实实践让我我们对各各个元件件映象深深刻。认认识来源源于实践践，实践践是认识识的动力力和最终终目的，实实践是检检验真理理的唯一一标准。所所以这个个期末测测试之后后的课程程设计对对我们的的作用是是非常大大的。5、在实实现部分分电路功功能时，要要做到模模块化操操作，做做好一个个模块再再进行下下一个模模块的连连接，这这样能提提高很高高的效率率，减少少很多麻麻烦。在在检测电电路的时时候，要要针对现现象进行行分析，估估计是什什么地方方的错误误，不能能没有目目的的盲盲目检测测，还要要选择合合适的检检测仪器器。检测测中还要要学会正正确使用用万用表表中的一一些功能能6、在实实际的连连接中，还还要注意意一些连连接顺序序，要先先连接振振荡电路路，测试试无误后后方可连连接其他他。所有有的二极极管都要要接限流流电阻。7、所有有器件的的多余输输入不能能悬空，做做合适的的处理。有有些不高高不低的的电平信信号，会会造成逻逻辑上的的错误，导导致无法法检测出出电路的的问题所所在。8、实际际操作中中有很多多的问题题值得我我们注意意，在解解决的同同时又会会掌握不不少实际际应用的的能力。设设计中还还要有一一些科学学的习惯惯，力求求设计的的精简，和和分析处处理问题题的准确确性。通过这次次课程设设计使我我懂得了了理论与与实际相相结合是是很重要要的，只只有理论论知识是是远远不不够的，只只有把所所学的理理论知识识与实践践相结合合起来，从从理论中中得出结结论，才才能真正正为社会会服务，从从而提高高自己的的实际动动手能力力和独立立思考的的能力。在在设计的的过程中中遇到问问题，可可以说得得是困难难重重，这这毕竟第第一次做做的，难难免会遇遇到过各各种各样样的问题题，同时时在设计计的过程程中发现现了自己己的不足足之处，对对以前所所学过的的知识理理解得不不够深刻刻，掌握握得不够够牢固。此此次课程程设计，学学到了很很多课内内学不到到的东西西，比如如独立思思考解决决问题，出出现差错错的随机机应变，和和与人合合作共同同提高，都都受益非非浅。参考文献献【1】电电子技术术基础-数数字部分分（第五五版） 华中科科技大学学电子技技术课程程组 编编 高高等教育育出版社社【2】电电子技术术基础-模模拟部分分（第五五版） 华中科科技大学学电子技技术课程程组 编编 高高等教育育出版社社【3】通通用电子子元器件件的选用用与检测测 王王昊 李李昕 郑郑凤翼 编著 电子工工业出版版社【4】CCMOSS集成电电路原理理与应用用 杜杜怀昌 编著 国防工工业出版版社【5】常常用电子子元器件件及典型型芯片应应用技术术 刘刘法治 等编著著 机械械工业出出版社附录元件名细细表： 附表11 元元件名细细表元件序号号型号主要参数数数量备注1NE55551脉冲发生生器274LSS16441移位寄存存器374LSS081二输入与与门474LSS041六非门574LSS111三输入与与门674LSS16111计数器7LED6红黄绿各各两个8C110uFF19C20.011uF110R143k111R250k1