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1、成绩评定表学生姓名班级学号专业通信工程课程设计题目交通灯控制电路评语组长签字：成绩日期20 年 月曰课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业通信工程学生姓名班级学号课程设计题目交通灯控制电路实践教学要求与任务：1、 绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch。2、绘制电路原理图相应的双面印刷板图*.pcb。3、熟悉 Protel 99 SE环境。4、综合应用数字电路知识设计一个交通灯控制器。工作计划与进度安排：指导教师：201年 月 日专业负责人：201 年 月曰学院教学副院长：201 年 月曰目录1课程设计目的 12 总体方案的设计 13 单元电路的设计 33.1 秒脉冲产生电路
2、33.2计时器部分电路 43.3 主控电路 53.4 红绿灯显示电路 54 protel 软件实现过程 64.1 protel 99 SE 简介 64.2 protel制作电路图 74.2.1 绘制电路的原理图（*SCH） 74.2.2元件封装104.2.3原理图的检查104.3 pcb双面印刷版制作 114.3.1 创建pcb文件 114.3.2生成网络表 124.3.3设置pcb设计环境 134.3.4布置零件封装位置 134.3.5自动布线 155设计体会 176参考文献 181课程设计目的1. 综合应用数字电路知识设计一个交通灯控制器。了解各种元器件的原理及其应 用。2深入了解交通灯的
3、工作原理。3. 熟悉protel环境。绘制交通灯控制器电路原理图*.sch和相应的双面印刷板图 *pcb。4. 锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。2总体方案的设计(1)通过分析系统的逻辑功能，画出其机构框图如图1。交通灯控制系统的原理框图如图1所示。它主要由秒脉冲信号发生器、定时器、控 制器、译码器和计时显示电路等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的 标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，控制器是系统的主要部分，由它 控制定时器和译码器的工作。图1系统的原理框图(2)具体分析1. 东西干道绿灯亮，南北干道红灯亮。南北干道禁止通行。绿灯亮规定的时间隔 30s时，转到下
4、一工作状态。2. 东西干道黄灯亮，南北干道红灯亮。南北干道禁止通行。黄灯亮足规定时间间 隔2s时，转到下一工作状态。3. 东西干道红灯亮，南北干道绿灯亮。表示东西干道禁止通行，南北干道上的车 辆允许通行绿灯亮规定的时间间隔 30s时，转到下一工作状态。4. 东西干道红灯亮，南北干道黄灯亮。表示东西干道禁止通行，黄灯亮足规定的 时间间隔2s时，电路又转换到第种1工作状态。交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。 设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0 S1、S2、S3表示，则控制器的工作状态及功能如 表所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。并作如下
5、规定： 车道运行状态控制状态信号灯状态S0 (00)东西干道绿，南北干道红S1( 01)东西干道黄，南北干道红S2( 11)东西干道红，南北干道绿S3 (10)东西干道红，南北干道黄东西干道通行，南北干道禁止通行 东西干道停车，南北干道禁止通行 东西干道禁止通行，南北干道通行 东西干道禁止通行，南北干道停车其状态表为:表1状态东西车道南北车道时间s0绿灯亮红灯亮25秒s1黄灯亮红灯亮5秒s2红灯亮绿灯亮25秒s3红灯亮黄灯亮5秒设：A:表示东西干道绿灯亮的时间间隔为 25秒，定时时间到A=1，否则，A=0bB:表示南北干道绿灯亮的时间间隔为 25秒，定时时间到B=1，否则，B=0bC：表示黄灯
6、亮的时间间隔为5秒，定时时间到C=1,否则，C=Q- # -状态图如下3单元电路的设计3.1秒脉冲产生电路5 5 5是一个能产生稳定而精确的时间延迟和频率的控制器。有触发和复位功能外接电阻、电容各一个就能精确控制时间延迟。作为振荡工作时，振荡频率和占空因子由二个外接电阻和一个外接电容精确控制杜S47it气*251咼1555左时益的或空诉据松餌电跑=：fi.CH pF工件淀母图3秒脉冲产生电路原理图电路图如图4所示1 - 亠 图43.2计时器部分电路74LS190是单时钟同步十进制加/减计数器，当U /D=0时做加法计数；当U /D=1时做 减法计数。引出端符号及功能：MAX/MIN进位输出/错
7、位输出端；CLK时钟输入端（上升沿 有效）；CTEN计数控制端（低电平有效）；AD并行数据输入端；LOAD异步并行置 入控制端（低电平有效）；QAQD输出端；RC0并行波时钟输出端（低电平有 效）；U /D加/减计数方式控制端。表2CLKCTENLOADU/D工作状态*11*保持*0*预置数上升沿010加法计数上升沿011减法计数本课设通过用两片74LS190级联实现交通灯控制电路的倒计时功能.倒计时显示部分通过BCD 7段字形译码器和共阳极7段发光二极管显示器相连来实现。电路图结果如图5所示V4牡 4L-2ChT=FlxEtvJX 弋赛V 二-r. 1= h !i(AM二图53.3主控电路控
8、制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转 换。本课程设计用二一十进制计数器74LS190实现，采用反馈归零法构成四进制计数器， 即可从输出端QB、QA得到所要求的4个状态。输入端为计数器数值为5、0时产生的两个信号相与得到一个控制信号。3.4红绿灯显示电路译码器的主要任务是将控制器的输出 QA、QB的4种工作状态，翻译成甲、乙车 道上6个信号灯的工作状态。控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如表2所示。表中A、B代表甲、乙车道。由计数器部分电路产生的控制信号脉冲脉冲，送给控制器的74LS190芯片。从而使表3QbQaAG绿灯AY黄灯AR红灯BG绿灯BY黄灯B
9、R红灯001000010101000110001100110010104 protel软件实现过程4.1 protel 99 SE 简介Protel99SE是Protel公司在80年代末推出的EDA软件，应用广泛功能强大，是个完整的板级全方位电子设计系统。它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表 生成、电子表格生成、支持宏操作等功能。Protel 99 SE不仅在绘制原理图、PCB版布局布线等方面功能更加完善，而且为用户提供功能强大、使用方便的仿真器，它可以对当前所画的电路原理图进行即时仿真，因此在电路的整个设
10、计周期都可以仿真查看和分 析其性能指标，以便及时发现设计中存在的问题并加以改正，从而更好的完成电路设计。Protel99se软件中提供了 SIM99se数模混合仿真器集成软件可以对许多电子线路 进行模拟设计，模拟运行，反复修改。提供了接近6000个仿真元件和大量的数学模型， 可以对电工电路，低频电子线路、高频电子线路和脉冲数字电路在一定范围内进行仿真 分析。仿真结果以多种图形方式输出，直观明了，可以单图精细分析，也可以多图综 合比较分析、并可通过不同的角度进行分析，以获得对电路设计的准确判断。Protel 99se仿真方面其具有的特点有：强大的分析功能、丰富的信号源、充分的仿真模型库、友 好的
11、操作界面。4.2 protel 制作电路图4.2.1 绘制电路的原理图（*SCH）（1）创建一个项目首先启动protel 99 SE系统。如图7所示，创建一个项目，名称为JiaoTongDeng.ddbNew Design DatabaseLocation | Password-WIPro tel 99 SE stores all design documents In an integrated design database.Depending upon the storage type, documents are either stored in a single design dat
12、abase or as stand-alone files and folders on your diskDesign Storage T MS Access Database 三| MS Access type stores all design documents in a single MS Access database.Databa&e File Na JiaoTongDeng|.ddbDatabase LocationC:PR0GRAM FILESVA匚XAMPLESBrowse.,OKCancelHelp单机【OK】 显示结果如图8创建原理图文件（*SCH）打开Document
13、s文件夹，单击右键，选择 New，结果如图9所示New DocumentDocuments WizardsBelair a list of dll the new design, do-cuient types that can beCAM output configurate.Schematic SpreadI ihf.m rufni ai ixf nr k 亠soiP匚BPCB Library PCB PrinterSchematicDocumentDocumentDocumenl三册0TextWaveformlErrtHriri imont*DocumentFoldernrShow all document kiiOK C&ncxl | Help选择Schematic Document文件夹，单击【OK】 结果如图10所示图10(3) 添加元件库执行菜单命令【Dsign】/【Add/Remove Library】 单击Add按钮添加所需要的元件 库。本课程设计需要从【Protel DOS Schematic】库中添加NE555定时器；从【sim】库 中添加7段数码管AMBERCA、BCD 7段字形译码器7446和十进制加/减计数器 74LS190;从【Miscellaneous Device库中添加LED、电阻、电
