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1、课题6工程实训,实训6.1电子秒表的设计实训6.2交通灯控制器,实训6.1电子秒表的设计,【实训目的】本工程实训要求用数字电路技术来实现时、分、秒计时的电子秒表。电子秒表是一种典型的数字电路，涉及组合逻辑电路、时序逻辑电路，综合时序脉冲的产生、计数、译码和显示等内容。,下一页,返回,实训6.1电子秒表的设计,【实训器材】1.总体方案设计数字电子秒表的基本功能是能够实现时、分、秒的正确计时，计时单位为1s。因此，首先须有计时显示电路和秒脉冲产生电路。其次，接通电源或时钟走时出现误差时，需要进行时间校准，因此应有校时控制电路。如果还需要其他功能，相应的还要有一些控制电路。综上所述，数字式电子秒表应
2、由以下三大部分组成。时基脉冲(1 Hz)产生电路时、分、秒计数及显示电路校正控制电路,下一页,上一页,返回,实训6.1电子秒表的设计,数字电子秒表的结构框图如图6一1所示由此得到电子秒表电路如图6 -2所示。2.电路原理1)时基脉冲(1 Hz)产生电路时基脉冲(1 Hz)产生电路由555定时器和外接元件R1, R2, C1和C2构成多谐振荡器，脚THR与脚TRI直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号利用电源通过R1, R2向C1允电，以及C1通过R2向放电端DIS放电，使电路产生振荡输出脉冲的频率为,下一页,上一页,返回,实训6.1电子秒表的设计,2)时、分、秒计数
3、及显示电路时基脉冲(1 Hz)产生电路生成了“秒”信号后，就可以分别设定60进制，24进制计数器，作为“秒”、“分”、“时”的计数器，分别输出“秒”、“分”、“时”时间信号。这些时间信号通过译码器驱动数码显示器LED,显示出“秒”、“分”、“时”信号。(1)计数电路每大24小时，每小时60分，每分钟60秒，由此设定“时”、“分”、“秒”计数器。分、秒计数器为60进制，“逢60进1”;时计数器为24进制，“逢24进1”。如果采用74 LS 160，每个计数器都需要两片。 60进制计数器电路。以秒计数器电路为例，如图6一3所示,下一页,上一页,返回,实训6.1电子秒表的设计, 24进制计数器电路。
4、设计方法与60进制计数器的电路相同。采用同步时序信号控制，用低位计数器的进位端控制高位计数器的使能端，当低位计数器有进位时，高位计数器工作。当高位计数器为2，低位计数器为3的时候，同时给两个芯片的预置端一个有效信号，使之置数为零。 (2)译码及显示电路显示译码器的作用是把计数器输出的信号转换成能驱动数码管正常显示的段信号，以获得数字显示。常选用译码器有BCD一7段高有效译码器74LS47 ,BCD -7段低有效译码器74 LS48。数码管有共阳极数码管和共阴极数码管。使用时要注意:选用显示译码器时其输出方式必须与数码管匹配。如果7段数码管是共阳显示器，就需要选用74 LS47译码器。反之，选用
5、74 LS48译码器。另外，74 LS48内部有上拉电阻，输出不用接电阻，而74 LS47为集电极开路输出结构，输出必须外接电阻。如图6 -4所示是本电路的译码及显示电路，BCD一7段数码管LE D采用共阴极接法，利用74 LS48译码器来译码和驱动。,下一页,上一页,返回,实训6.1电子秒表的设计,3)校正控制电路当电子钟接通电源或者计时发现误差时，均需要人为干预校正时间。校时电路分别实现对时、分的校准。两个与非门74 LS00组成的电路，本质是一个RS触发器。由于机械开关具有抖动现象，因此用RS触发器作为去抖动电路。以“分”计数的校正控制电路为例，如图6一5所示。3.调试及组装电路中的检测
6、方法及步骤1)设计电路图在Multisim软件平台上设计、仿真和实现电子秒表的电路如图6一6所示直至达到设计要求。,下一页,上一页,返回,实训6.1电子秒表的设计,2)进行制作电子实物制作(1)器件检测(2)电路连接(3)基准时间脉冲(1 Hz)检测(4)计数器电路的检测(5)显示译码电路的检测,下一页,上一页,返回,实训6.1电子秒表的设计,【工程实训报告的要求】课题名称设计任务和要求。方案选择与论证。方案的原理框图、总体电路图、布线图以及它们的说明;单元电路设计与计算说明;元器件选择和电路参数计算的说明等。电路调试，对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施，测试、记录、整理与结果分析。
7、收获体会、存在问题和进一步的改进意见等,上一页,返回,实训6. 2交通灯控制器,【实训目的】掌握数字电子技术理论知识的综合应用。掌握数字逻辑电路的设计方法及步骤。提高电子制作、电路调试及故障排除的能力。 【实训器材】 【实训内容】1.实训要求设计制作一个十字路口的交通灯控制器，要求两条交叉道路甲、乙上的车辆交替通行，每次通行时间都设为30s;每次绿灯变红灯，黄灯先亮5s，相邻车道红灯闪烁，才能变换通行车道。,下一页,返回,实训6. 2交通灯控制器,2.电路设计交通灯控制器的组成框图如图6 -7所示。它主要由状态控制器、状态译码器、定时器和秒脉冲信号发生器等部分组成。其中状态控制器通过状态译码器
8、和定时器控制十字路口交通灯的工作状态;秒脉冲发生器产生整个定时系统的时基脉冲，通过计数器对秒脉冲计数，达到控制每一种工作状态的持续时间。在黄灯亮期间，译码器将秒脉冲引入红灯控制电路，使红灯闪烁。1)定时器的设计定时器控制着每盏信号灯工作状态的持续时间。根据设计要求，可采用计数器电路对秒脉冲进行计数，完成30s, 5s的定时任务。相应电路如图6一8所示。,下一页,上一页,返回,实训6. 2交通灯控制器,2)状态控制器的设计根据设计要求，信号灯有四种不同的状态，分别用H)(甲绿灯亮、乙红灯亮)、H,(甲黄灯亮、乙红灯闪烁)、HZ(甲红灯亮、乙绿灯亮)、丛(甲红灯闪烁、乙黄灯亮)表示。将各信号灯的工
9、作状态进行编码，可得状态转换图如图6一9所示。这是一个二位二进制计数器的状态转换图，可用74 LS74双D触发器来实现，电路如图6一10所示。3)状态译码器的设计状态控制器的输出状态决定了甲、乙车道的红、黄、绿信号灯状态，如设“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，可得它们之间关系的真值表，如表6 -2所示。,下一页,上一页,返回,实训6. 2交通灯控制器,根据真值表，可求出各信号灯的逻辑函数表达式为如选择发光二极管来模拟交通灯，而要求电路输出低电平时，相应的发光二极管被点亮，则有,下一页,上一页,返回,实训6. 2交通灯控制器,根据设计要求，当黄灯亮时，相邻车道红灯应闪烁。从真值表可看出，黄灯亮时，
10、Q1必为高电平，而红灯点亮信号与Q1无关。可利用口，信号去控制一个模拟开关，当Q1为高电平时，将秒脉冲信号引到驱动红灯的电路输人端，使红灯在黄灯亮时闪烁。相应的状态译码器电路如图6一12所示。4)秒脉冲信号发生器的设计产生秒脉冲信号的电路有很多种。结合数字电路课程所学知识，实训的秒脉冲信号发生器采用集成555定时器构成的多谐振荡器，电路如图6一13所示。 3.交通灯控制器电路图 根据以上的电路设计可得交通灯控制器电路图，见图6一14。 4.电路制作调试,下一页,上一页,返回,实训6. 2交通灯控制器,【工程实训报告的要求】按照实训设计任务要求，设计并画出交通灯控制器的电路图，列出元器件清单，说
11、明各元器件主要功能作用。拟订测试内容及步骤，对单元电路和整机进行调试，填写有关的测试数据。对电路进行故障分析并说明解决的措施。制作电子作品作精度分析，并对其功能做整体性评价。写出总结报告，包括心得体会。,上一页,返回,图6一1电子秒表结构框图,返回,图6 -2电子秒表电路,返回,图6一3秒计数器电路,返回,图6一4译码及显示电路,返回,图6一5分计数的校正控制电路,返回,图6一6电子秒表的仿真,返回,图6一7交通灯控制器的组成框图,返回,图6一8定时计数器电路,返回,图6一9状态编码及状态转换图,返回,图6一10二位二进制计数器电路图,返回,图 6一12状态译码器电路图,返回,图6一13 555定时器组成的秒脉冲信号 发生器,返回,图6一14交通灯控制器电路图,返回,表6一2状态译码器真值表,返回,
