关于交通灯控制逻辑电路的设计报告

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1、电子技术课程设计总结报告关于交通灯控制逻辑电路的设计报告1. 课程设计的意义和目的电子技术课是高等院校工科专业重要的技术基础课，使电子应用技术中硬件知识的入门课程之一，具有很强的实践性。实践和课程设计是学习这门课的重要实践环节，也是学好这门课的重要手段。电子技术课程设计是在学习了模拟电子技术和数字电子技术后进行的一个重要的实践环节，目的在于将模拟和数字这两部分课程的理论和实践联系起来，是学生动脑又动手，在老师的指导下对某一设计课题进行电路设计和实践，他对于巩固所学课程的理论知识，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力有着十分重要的作用，有利于启发学生的创新思维和提高学生的工程设计能力和实践动手

2、能力。课程设计还需要学生查阅大量资料，独立完成电路设计、安装、焊接及调试任务，能够开拓视野、丰富知识、培养兴趣、激发学习热情，从而提高对电子技术理论和实践相结合的综合认识。通过学习和实践，树立理论联系实际的良好学风和严谨求实的科学态度，培养勤于动手、勇于创新的工程素质和探索精神，以适应新技术发展和未来社会的需求。2. 对所有课题的介绍2.1 语音放大电路设计的介绍1）设计内容及要求设计一个集成运算放大器组成的语音放大电路。其中包括信号输入、前置放大器、有源带通滤波器、功率放大器、输出等单元电路。设计要求、 选取单元电路及元件； 、前置放大电路的仿真与调试；、 有源带通滤波电路的仿真与调试；、功

3、率放大电路的仿真与调试；2、整体电路的联调；（或完成全电路理论设计、仿真、调试。 ）2）设计参数各基本单元电路的设计条件分别为：、前置放大器： 输入信号 Uid10mv；输入阻抗 Ri100K、带通滤波器：带通频率范围 300Hz3KHz 增益增益：Au = 1、功率放大器：最大不失真输出功率 Pom5W；负载阻抗 R L=4； 电源电压 +5V,+12V,-12V2.2 多功能函数发生器的介绍1）设计内容及要求、设计一个能产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波的电路，要求波形的频率在一定范围内可调，矩形波占空比在一定范围内可调；、用数码管显示波形频率；、在计算机上用 multisim 仿真优化；

4、、 （选作内容 1）用中规模集成电路组件和阻容元件实现所选定的电路；、 （选作内容 2）印刷电路板的设计；、撰写设计总结报告。 2）设计参数、频率范围：150300Hz，连续可调；、矩形波占空比：30%60%，连续可调；、输出电压：矩形波 UP-P12V；三角波 UP-P12V；正弦波 UP-P 1V； 、由三个数码管实时显示输出频率。2.3 交通等控制逻辑电路的设计的介绍1）设计内容及要求设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路，具体要求如下。、选取单元电路及元件； 、交通灯控制逻辑电路的原理分析；、总体电路图的设计； 、在计算机上用 multisim 仿真优化；3、撰写设计报告。

5、2）设计参数、用红、绿、黄三色灯作信号灯。红灯亮表示禁止通行；绿灯亮表示允许通行；黄灯亮表示给行驶中的车辆时间以停靠到禁行线之外。、该交通灯能实现正常的、即时显示三种灯的亮灭状态。、控制器总清零功能。即按下 R 后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。、选作内容 能实现特殊状态的功能显示。设 S 为特殊状态的传感器信号，当 S = 1时，进入特殊状态。当 S = 0 时，退出特殊状态。按下 S 后，能实现下述特殊状态功能。显示器闪烁。计数器停止计数并保持原来的数据；东西、南北路口均显示红灯状态。 用数码管显示计时时间。2.4 选题理由交通等是我们日常生活中最基本的一个

6、规则指示，在这之前一直都好其他的工作原理，现在居然让我们自己设计这个电路，非常的兴奋，想借此机会把一直都好奇的问题搞懂，再看它的设计要求和参数，能够运用所学的知识来解决这些要求还是有点头绪，清零功能、数码管显示这些都是我们学过的。通过自己设计来解决交通等的问题还是很有意思的，虽然不是很有把握，但我们可以查资料、问老师来解决这个问题。3 交通灯控制逻辑电路的设计的总体方案的确定3.1 设计要求、用红、绿、黄三色灯作信号灯。红灯亮表示禁止通行；绿灯亮表示允许通行；黄灯亮表示给行驶中的车辆时间以停靠到禁行线之外。、该交通灯能实现正常的、即时显示三种灯的亮灭状态。、控制器总清零功能。即按下 R 后，系

7、统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。、 用数码管显示计时时间。3.2 电路总体框图4交通灯控制系统的原理框图主要由显示器、分频电路、系统控制电路、减法计数器和脉冲信号组成。交通灯控制系统的原理框图如图 1。减法计数器 主控制器分频器南北方向显示器 东西方向显示器东西南北脉冲信号图 1 交通灯控制系统的原理框图3.3 框图中各部分功能的介绍1） 主控制器，主要用于控制十字路口交通灯的工作状态，以实现对东西、南北方向的车辆运行状态的控制。2） 南北方向显示器，主要用于显示南北方向红绿灯所凉的时间，方便行人和车辆的通行。3） 东西方向显示器，主要用于显示东西方向红绿灯所亮的时

8、间，方便行人和车辆的通行。4） 减法计数器，主要用于对脉冲做减计数，完成计时任务达到控制每一种工作状态持续时间的目的，从而控制东西、南北方向的显示器，减法计数器在减到零时自动置数，从而进入下一个工作状态，还可以在计数器上设置自动清零按钮，从而实现清零功能。5） 分频器，主要用于对所家的脉冲信号进行分频，是加入电路的脉冲频率为1Hz，符合日常的要求。6） 指示灯，主要用于指示车辆的运行状态。3.4 各部分输入输出的关系5减法计数器的输出控制各个方向的显示器和主控制器的输入，主控制器的输出控制减法计数器的置数和各个显示灯的亮灭，脉冲信号线经过分频器进行分频再进入减法计数器和总控制器。3.5 交通灯

9、的工作流程图东西方向绿灯亮南北方向红灯亮东西方向黄灯亮南北方向红灯亮东西方向红灯亮南北方向绿灯亮东西方向红灯亮南北方向黄灯亮60s 未到3s 未到30s 未到3s 未到图 2 信号灯工作顺序流程图4各个单元电路的设计4.1 减法计数器的设计74LS192N 是双向计数器，高电平复位低电平置数。其功能表如表 1。表 1 74LS192N 功能表输入 输出CLR LOAD UP DOWN A B C D Q3 Q2 Q1 Q01 0 0 0 00 0 D3 D2 D1 D0 D3 D2 D1 D00 1 1 加法计数0 1 1 减法计数6该减法计数器运用了两块 74LS192N 板（双向计数器）来

10、实现置数、清零和计数的功能。运用减法技术功能时加法时钟信号接高电平，减法时钟信号在低四位上用秒脉冲，高位上的时钟信号用低位向高位的借位信号作为输入，再将两块的置数端引出作为一个输出管脚，通过总控制电路来控制；将两块板子的复位端引出通过一个按钮和高电平相连，以实现电路的清零功能。因为在计数的开始个位数是 0，所以将低位的四个输入端都接地，在置数时就直接置为 0，高位的输入通过总控制电路来控制。该减法计数器的电路图如图 3。图 3 减法计数器4.2 总控制电路的设计该电路的主要目的是通过减法计数器的输出来控制各路口灯的亮灭，再通过灯的亮灭控制 A、C 的高低电平，在置数的时候来控制所置数的大小即各

11、路口绿灯亮的时间。因为所设置的时间分别为 30、60，所以在置数的时候 C7是 A 的前一个状态，可用一个 D 触发器来实现。先列出交通信号灯信号状态真值表如表 2。表 2 交通信号灯信号状态真值表控制器输出 东西信号灯状态 南北信号灯状态A C R1（红） Y1（黄） G1（绿） R2（红） Y2（黄） G2（绿）0 1 1 0 0 0 0 10 1 1 0 0 0 1 01 0 0 0 1 1 0 01 0 0 1 0 1 0 0由真值表可得：R1=A Y1=AC G1=ACR2=C Y2=CA G2=CA当减法计数器减到 0 时，减法计数器技术，因此要设计一个电路控制置数端即图 4 左边

12、的一部分。总控制器的电路图如图 4。图 4 总控制电路图84.3 分频电路的设计因为电路输入的脉冲信号应该是秒脉冲信号，而在实际电路中产生的都是高频率脉冲，所以需要设计一个分频器来实现秒脉冲的输入。涉及电路采用了两块 74LS192N 板(双向计数器)，在此电路中采用了改板子的加法计数功能，低位板子的向高位的进位信号作为高位板子的加法脉冲信号，从而实现 20、100分频。分频电路如图 5。图 5 分频电路图4.4 555 定时器多谐振荡电路由 555 定时器和外接元件 R1、R2、C 构成多谐振荡电路，电路没有稳态，只有两个暂稳态，电路也不需要外加触发信号，利用电源通 R1、R2 向 C 充电

13、，以及 C 通过 R2 向 C1 放电，使电路产生振荡。因为 T=0.7R1C+1.7R2C，而 R1、R2和 C 的乘积都很小，所以产生的信号的频率就很大，一般都是几千 Hz。在通过分频器将信号源分频使得输入信号的频率达到要求。4.5 总电路图总电路是由各个模块电路组成，如果把这些电路都搬到一起电路会显得很乱，所以我把每个模块的电路图都分别画到不同的图纸上，经过封装把每一个模块都集成一个电路板，电路图的输入端作为电路板的输入管脚，电路图的输9出端作为电路板的输出管脚，在总电路图中只需将电路板调出即可。在总电路中将六个灯、555 定时器多谐振荡电路和显示器接上即可。在 Multisim 软件中

14、进行仿真时只需加入 500、2500Hz 的信号源即可。总电路图如图 6。图 6 总电路图5 系统调试在总电路图画出来以后，对电路进行仿真，单击运行按钮，观察电路的运行情况，从灯的亮灭和显示器的显示能够达到课题中的要求，但发现电路中没有清零功能电路显示器也只有一个不符合实际情况。首先，解决清零功能的实现问题，清零功能应该和置数功能在同一个模块里，所以我们仔细研究减法计数器电路，只需将复位端引出通过按钮和高电平相连即可实现清零的功能，在运行过程中如果想要清零只需按下按钮系统就会自动清零。10其次，解决显示器的问题，在实际生活中一个十字路口应该有两个显示器，而我们的电路中只有一个显示器，还必须在总

15、电路中加入一个显示器，两个显示器虽然含义不同但是现实的时间却是相同的，所以应该和原电路中的显示器受相同端的控制。于是我们在总电路中加入了两个显示器，在显示器下输入管脚号用一根总线把它们连起来即可。现在在电路仿真过程中发现的问题也就得到了解决，但是还有一个功能没实现特殊情况两个红灯都亮，尽管想了很久还是没想出来。6 结论交通灯控制逻辑电路能够实现题中要求的基本功能，即红灯亮禁止通行，绿灯亮能够通行，黄灯亮还得等三秒钟，灯的亮灭和显示器相符，有控制器清零功能同时回到初始状态重新计数；电路还实现了有显示器显示时间的功能。电路的缺陷就是不能实现特殊情况两红灯都亮并且停止计时。我们的电路还有一个优点就是我们并没有把所有的电路都放在一张电路图上，而是将每个模块都封装成一个电路板直接在总电路中实现电路板的调用从而使总电路清晰而又简单，在调试的时候也就容易了。7 课程设计总结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了数字电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思考的空间，给了我莫大的空间。