一、個人題目及實現功能

1.1 題目：簡易交通燈控制電路

1.2 實現功能及簡介：

（1）東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間10秒。

（2）東西方向與南北方向黃燈亮，時間3秒。

（3）南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間10秒。

（4）在兩條道上增加數字顯示功能，顯示通行或等待的時間；

（5）主支干道交替通行，主干道每次放行10秒，支干道每次放行10秒。

（6）每次綠燈變紅燈時黃燈先亮3秒。

（7）主、支干道通行時間及黃燈亮的時間均由同一計數器以秒為單位作減計數。

二、本題目設計方案

2.1 總體方案設計

計數模塊用兩片74LS192實現，個位用CP脈沖，十位用個位輸出的借位信號觸發計數。計數模塊十位的192從0000到1001的上升沿作為狀態分配模塊的觸發信號。狀態分配模塊主體是一片74LS161，取兩個輸出的四種類型搭配門電路，來控制計數模塊置數。而紅綠燈則由CP、狀態分配模塊和置數模塊共同控制。顯示模塊是通過CD4511將計數模塊的信號譯碼輸出，再通過數碼管顯示。

2.2總電路框圖

圖1    總體電路框圖

2.3各模塊設計方案及原理說明

2.3.1時鐘信號發生模塊

本次課程設計采用由555定時器構成的多諧振蕩器，如下圖。按如圖接法，可產生1Hz時鐘脈沖。

2.3.2倒計時電路模塊

用74LS192直接構成減法計數器，時鐘脈沖上升沿到來時，在控制信號的作用下，計數器以減計數向控制器提供時間信號。

74LS192是同步十進制可逆計數器，用它進行減計數與數字顯示倒計時相符合。74LS192可以級聯，只需要2片即可向控制器提供時間信號，倒計數可在數字顯示電路中實現。用74192節省材料，節約成本，而且由于經常應用，因而使用起來較方便，具有其獨特的優良性。

圖中U8為個位計數器，U9為十位計數器。U8由555定時器供給其脈沖。當其從9計數到0時，產生一個低電平，隨即有一個上升沿，供給U9做時鐘脈沖，此時U2計數減一，實現兩片芯片的級聯。由于整個電路是從10計數，減一到00，再恢復至03，重新開始計數，所以，芯片輸入分別為0000（0）和0011（3）。

74LS192其功能表如下：

表1   74LS192功能表

實際電路連接如下圖：

2.3.3狀態分配模塊

交通燈控制器的控制過程分為四個階段，對應的輸出有四種狀態，分別用S0、S1、S2、S3表示。S0、S1、S2、S3狀態分別分配狀態編碼為00、01、10、11，由此得到控制器的狀態，如表2所示。

表2     狀態轉換表

控制器應送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號。為簡便起見，把燈的代號和燈的驅動信號合二為一，并作如下規定：

1G=1：甲車道綠燈亮；2G=1：乙車道綠燈亮；

1Y=1：甲車道黃燈亮；2Y=1：乙車道黃燈亮；

1R=1：甲車道紅燈亮；2R=1：乙車道紅燈亮。

只用74LS161的兩個輸出端，狀態轉移真值表如表3所示：

表3  狀態轉移真值表

電路圖如下：

2.3.4計時顯示模塊

用兩片CD4511譯碼器連接192和數碼管。

電路圖如圖所示：

三、硬件電路設計和實驗效果

元器件清單表格（序號、類型、名稱、型號、數量、作用）

3.1硬件電路簡要說明：

全部電路都在一塊板子上實現。已焊接好電源和時鐘脈沖模塊，倒計時顯示用兩塊數碼管，用6個LED燈模擬兩組交通燈。必要時使用了轉接口。

3.2最終實驗測試結果圖和分析

（1）最終結果圖片

（2）測試結果分析

經過多次調試，該控制電路能夠實現上述全部功能，并且運行穩定。

四：總結：

4.1.課程設計中自己做的工作

4.1.1前期完成仿真

4.1.2焊接電路板并檢查電路板焊接得是否有問題

4.1.3分模塊連接和檢測電路。

第一步是檢查電源電路和脈沖發生電路都無誤；

第二步將兩片CD4511芯片連接數碼管，發現可以正常顯示；

第三步是檢查74LS161和兩片74LS192是不是好的；

第四步是倒計時試驗。即連好192、4511、數碼管，不加門電路，看這時的電路能否進行倒計時。

第五步是加上門電路，加入161，連好LED燈，即組裝完畢所有電路。

4.2.收獲

（1）學會使用了Multisim軟件。本次課程設計之前，并沒有用過這個軟件做過電路設計，但是經過本次課程設計，已經可以較熟練的使用了

（2）我一開始領到的是空板子，雖然前面已經焊過收音機和萬用表，但是這個比那個難度更大。首先，這個板子大，元器件多得多，其次，收音機的每一個元件都有標號，根據標號就可以對號入座，而數字鐘還要對著原理圖去一個個地找，圖一根根地找，而且飛線的好多接頭是和元件的管腳焊在在一起，焊接的時候一個不小心就焊成了短路。這個過程的工作量也比較大，我前前后后焊了好幾次，一開始想要放棄，準備再領一個板子，可是我領了學長學姐的舊板子之后感覺顯示有問題，就一直很不舒服，于是重新焊好了我自己原來的板子。通過本次課程設計，我對焊接技術有了更進一步的熟悉，對焊接程序也有了更清晰的認識，也更熟悉了焊接的方法技巧。

（3）連接實物電路的耐心和專注力得到了鍛煉。最開始連線，我中途還會去喝水，做一些小動作。到后來經歷了很多次失敗，我越來越專注，在連線的時候一言不發，連線的速度也越來越快。

4.3.體會和建議

• 剛開始連接好192和4511再到數碼管時，數碼管顯示數字，但是要么不變化要么很不穩定。后來才發現在仿真時用的是LS的芯片，而CD4511都是MOS管制成的，其多余輸入端一般不能懸空。所以在實際連線時將CD4511的5引腳借到GND。這個問題解決了。
  

（2）關于焊接和連線：

焊接的時候一定要一步步按照焊接說明來焊接，不能主觀臆測，不然焊接錯了會很麻煩，而且焊的時候盡量要焊的好一點，這樣后面調試出錯也可以不用擔心是不是板子的問題。連線一定要一步步來，連到錯綜復雜的門電路時，可以用筆在紙上做個小記錄。轉接口如果用得比較多，可以用筆記錄設計一下，好記性不如爛筆頭。

（4）板子上的布局和線的排布：

我本次的課程設計圖上一共有9塊芯片，其中7片16個引腳，2片14個引腳。但是只要稍稍注意一下，就可以發現4片CD4511可以簡化為2片。這樣一來，線路就簡化許多。我第一次連線用了許多線，每一片芯片接地都傻傻的去用轉接口連線，導致轉接口都不夠用。沒有觀察到每個引腳都有兩個轉接口，可以串聯去接地。越到后來我用的線越少。另外，注意到芯片的布局，可以使線基本分布在板子中間，比較美觀。

還有，要注意到線的松緊程度和轉接口的牢固程度，連線到時候可以根據模塊分顏色連線，這樣排線的時候也會更清晰。我已經做好后看見室友這樣做，我感覺想法很好，下次我也應該這樣。

（5）一定要聽老師的話，分模塊調試，最后聯調。否則錯了都不知道哪里錯了。

   （6）不怕失敗。本次課程設計我大概連了6次線，拆了又連，連了又拆。雖然相信自己一定會成功的，但心中還是擔心無法按時驗收，到最后兩遍連線都出現了（1）中的問題，我又檢查了一遍，經過學習，才發現了問題所在，完成了此次課程設計。

（7）通過這次數電課程設計，我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。畢竟第一次做數電課程設計，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解不夠深刻，掌握得不夠牢固。本次數電課程設計,雖然短暫但是讓我得到多方面的提高：1、提高了我的邏輯思維能力，使我在邏輯電路的分析與設計上有了很大的進步。2、查找資料和獨立思考的能力。在本次設計之前，我在網上看了許多電路，經過簡化和修改和同學之間的討論，才最終設計出來。另外有些芯片我們沒有學過，需要自己去搜集資料，知道它的邏輯功能，才能設計出來。3、合作討論的能力。在設計的過程中，我也遇到一些細微的問題，這些問題網上是沒有解決答案的，最后通過和同學的討論才得以解決。

總之，經過反復的設計、連線、排線，當我最終成功后，我感到這幾天的郁悶都煙消云散，有巨大的成就感和滿足感。也希望老師在今后的課程設計中多鼓勵大家選擇更多的題目，增大選題的多樣性，這樣會更加激發學生的動手水平。

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簡易交通燈控制電路《數電課程設計個人報告》.docx (508.24 KB, 下載次數: 135)

2018-5-16 22:23 上傳

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數電課程設計 建議交通燈 Multisim
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