1、沈陽(yáng)航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課 程 名 稱 電子線路課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目 簡(jiǎn)易交通燈控制的設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計(jì)說(shuō)明與技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易交通燈控制邏輯電路，要求：1、 東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時(shí)間25s。2、 東西方向與南北方向黃燈亮，時(shí)間5s。3、 南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時(shí)間15s。4、 如果發(fā)生緊急事件，可以動(dòng)手控制四個(gè)方向紅燈全亮。二、設(shè)計(jì)要求1. 在選擇器件時(shí)，應(yīng)考慮成本。2根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)分析計(jì)算確定電路和元器件參數(shù)。3畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化）。三、實(shí)驗(yàn)要求1根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路，用軟件仿真

2、。2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1.童詩(shī)白，華成英主編，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社20062.閆石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）出版社，高等教育出版社2005 3.陳孝彬，555集成電路實(shí)用電路集，高等教育出版社2002-84.王剛，TTL集成電路應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2000-10五、按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)?cè)u(píng)定表：序號(hào)評(píng)定項(xiàng)目評(píng)分成績(jī)1設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性，創(chuàng)新性（15分）2設(shè)計(jì)結(jié)果可信（例如：系統(tǒng)分析、仿真結(jié)果）（15分）3態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律（15分）4設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化、參考文獻(xiàn)充分（不少于5篇）（25分）5答辯（30分）總分最終評(píng)定成績(jī)（以優(yōu)、良、中、及格、不及

3、格評(píng)定）指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日1 方案設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)要求，不妨設(shè)：S1：東西方向通行時(shí)間25s；S2：東西方向與南北方向黃燈亮，時(shí)間5s；S3：南北方向通行時(shí)間l5s；S4：如果發(fā)生緊急事件。表1 主電路狀態(tài)與指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換表主電路狀態(tài)東西方向綠燈G1南北方向紅燈R2黃燈Y東西方向紅燈R1南北方向綠燈G2S111000S200100S300011S410010 主電路要實(shí)現(xiàn)S1S2S3狀態(tài)的循環(huán)轉(zhuǎn)換，而且可以在任何一個(gè)狀態(tài)進(jìn)入S4，并能恢復(fù)正常工作狀態(tài)。S1=25s；S2=5s；S3=15s。基本方案如下、S1-S3使用1個(gè)74ls112的雙JK觸發(fā)器觸發(fā)器。當(dāng)雙JK觸發(fā)器的JK端都接高電平

4、時(shí)，實(shí)現(xiàn)T觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)功能、S4使用或門、非門實(shí)現(xiàn)，從表1可知：G1=S3+S4R2=S1·S4Y=S2·S4R1=S3+S4G2=S3·S4、使用異步置數(shù)的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74192并配有共陰極8421碼的數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。秒脈沖器計(jì)時(shí)器判斷時(shí)鐘、狀態(tài)控制器狀態(tài)控制器狀態(tài)翻譯LED譯碼器緊急開關(guān)輸出調(diào)整電路信號(hào)燈系統(tǒng)譯碼顯示器圖1 整體方案框圖1、計(jì)時(shí)器：使用上升時(shí)序，個(gè)位、十位兩片74192。進(jìn)位關(guān)聯(lián)使用個(gè)位TCU十位UP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)狀態(tài)通過(guò)判斷條件進(jìn)入選擇器74S153。判斷條件成立后執(zhí)行清零。2、時(shí)序Sx控制：使用74LS112改裝的T觸發(fā)器2個(gè)，實(shí)現(xiàn)S1S2S3狀態(tài)的

5、循環(huán)轉(zhuǎn)換。3、判斷時(shí)鐘、Sx：判斷74192和74LS112的狀態(tài)，滿足條件輸出74192的清零使能和74LS112的CLK信號(hào)。4、翻譯SxLED，翻譯S1、S2、S3對(duì)應(yīng)LED的5個(gè)狀態(tài)：5、輸出調(diào)整電路，令緊急電平開關(guān)控制LED的狀態(tài)。二單元電路的設(shè)計(jì)： 1、秒脈沖電路的選擇設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)采用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器，如圖2所示，電容的充電電流和放電電流流經(jīng)不同的路徑，充電電流只流經(jīng)R1，放電電流只流經(jīng)R2，因此電容的充電時(shí)間變?yōu)門1=(R1+R2)C1ln2，放電時(shí)間變?yōu)門2=R2Cln2,故電路的振蕩周期為T=（R1+2R2)Cln2。通過(guò)改變R1，R2，C1的值，可改變振蕩周期的大

6、小。圖2 555電路原理圖2、計(jì)時(shí)系統(tǒng)電路的選擇設(shè)計(jì) 計(jì)時(shí)系統(tǒng)主要由兩片異步置數(shù)的74192計(jì)數(shù)器和四輸入8421碼的數(shù)碼管構(gòu)成，計(jì)數(shù)器由兩片74192十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成兩位十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，控制個(gè)位數(shù)的74192接入脈沖輸入，進(jìn)位輸出端接十位數(shù)的加計(jì)數(shù)輸入端。兩個(gè)芯片上的計(jì)數(shù)器輸入端都接地，清零端接緊急開關(guān)，當(dāng)緊急開關(guān)接地時(shí)，清零端輸入低電平，計(jì)數(shù)器正常工作，當(dāng)緊急開關(guān)接高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零停止工作。74S153的1Y、2Y通過(guò)一個(gè)或門后接兩個(gè)74192的預(yù)置數(shù)端，數(shù)據(jù)狀態(tài)通過(guò)判斷條件進(jìn)入選擇器74S153。判斷條件成立后執(zhí)行清零。控制個(gè)位數(shù)的74192的QB、QC經(jīng)與門接入74S153的B輸

7、入端，當(dāng)個(gè)位到達(dá)6時(shí)，輸出為“1”；控制十位數(shù)的74192的QA接74S153的1C2、2C1、2C3，當(dāng)十位到達(dá)1時(shí)，輸出為“1”。計(jì)數(shù)器的輸出端分別連接對(duì)應(yīng)數(shù)字譯碼顯示器的輸入端。電路如圖3所示圖3 計(jì)時(shí)系統(tǒng)電路圖3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路的選擇設(shè)計(jì) 狀態(tài)控制器是交通燈控制電路的核心，直接影響紅黃綠三燈的轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)需要循環(huán)的狀態(tài)一共是三個(gè)，分別是S1、S2、S3，由于雙JK的74LS112少見，故采用兩片74LS73來(lái)構(gòu)成JK觸發(fā)器，當(dāng)J和K都接高電平時(shí)，相當(dāng)于T觸發(fā)器，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)低電平保持不變。之后將轉(zhuǎn)換的信號(hào)狀態(tài)送給譯碼器進(jìn)行狀態(tài)翻譯，轉(zhuǎn)換電路如圖4所示：圖4 狀態(tài)轉(zhuǎn)換電

8、路圖用雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器，它的現(xiàn)態(tài)及次態(tài)輸出即： 則有： 使2個(gè)T觸發(fā)器的4狀態(tài)循環(huán)變?yōu)?狀態(tài)循環(huán)，使用作系統(tǒng)由選擇器74153判斷。 表2 74LS73的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表74LS7374LS73狀態(tài)持續(xù)時(shí)間S1001125SS201105SS3110015S 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：圖5 74LS73的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖4、時(shí)鐘、狀態(tài)控制判斷系統(tǒng)電路的選擇設(shè)計(jì) 判斷系統(tǒng)由雙四選一的74S153數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成，電路圖6所示：圖6 狀態(tài)控制電路圖 數(shù)據(jù)選擇器輸出的邏輯表達(dá)式為： 1Y=1C0(AB)+1C1(AB)+1C2(AB)+1C3(AB)·1G; 2Y=2C0(AB)+2C1(AB)+2C2(A

9、B)+2C3(AB)·2G;由圖可知： 1C0=1C1=2C0=2C2=0; 1C2=2C1=2C3=QA(十位74192)； 1C3=1; B=QA·QB（74S153）; A=Q0(JK0 74LS73); 1G、2G分別接Q1(JK1 74LS73)和Q1(JK1 74LS73)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如下：表3 Q1*和Q1的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)Q174LS73Q074LS73S110011S21011XS3111X15.狀態(tài)翻譯電路的選擇設(shè)計(jì) 狀態(tài)翻譯電路由74LS138（3-8線譯碼器）實(shí)現(xiàn)，電路如圖7所示： 圖7 狀態(tài)翻譯電路圖A=Q0(74LS73)B=Q1(74LS73)C接

10、緊急開關(guān)6.緊急開關(guān)設(shè)計(jì)緊急開關(guān)電路如圖8所示：圖8 緊急開關(guān)電路圖當(dāng)緊急開關(guān)接地電平時(shí)，74192計(jì)數(shù)器正常工作，74LS138譯碼器工作輸出為Y0、Y1、Y3，LED燈正常工作；當(dāng)緊急開關(guān)接高電平時(shí)，74192計(jì)數(shù)器停止。7.信號(hào)燈系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 信號(hào)燈系統(tǒng)由12個(gè)不同顏色的LED燈構(gòu)成的，電路如圖9所示： 圖9 信號(hào)燈系統(tǒng)電路圖三Multisim仿真測(cè)試1. 東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時(shí)間25s。圖10 東西方向通行圖2. 東西方向與南北方向黃燈亮，時(shí)間5s。圖11 黃燈顯示圖3. 南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時(shí)間15s。圖12 南北方向通行圖 四實(shí)驗(yàn)體會(huì) 通過(guò)近10天的課設(shè)，讓

11、我對(duì)模電和數(shù)電有了新的認(rèn)識(shí)，尤其是鞏固了數(shù)電課程知識(shí)，加深對(duì)基本器件、FF、時(shí)序電路、邏輯電路的理解。并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用的仿真軟件mulitisim有了更進(jìn)一步的掌握，雖然過(guò)程中出現(xiàn)了好多問(wèn)題，但慢慢研究之后，請(qǐng)教同學(xué)之后，運(yùn)用自己所學(xué)的理論知識(shí)做出一件件實(shí)物，確實(shí)是一件令人愉快的事情，而且在搭硬件時(shí)，對(duì)各類器件的功能也有了深刻學(xué)習(xí)，希望在以后能有更多的動(dòng)手操作機(jī)會(huì).參考資料 【1.】閆石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）出版社，高等教育出版社2005【2.】童詩(shī)白，華成英主編，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社2006【3】.陳孝彬，555集成電路實(shí)用電路集，高等教育出版社2002-8【4】.王剛，T

12、TL集成電路應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2000-10【5】.路勇主編. 電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真. M北京：北方交通大學(xué)出版社，2004【6】. 董玉冰主編.Multisim9在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用.M北京：清華大學(xué)出版2008-8.【7.】(美)拉貝艾/錢德卡桑/尼克里克z編，國(guó)外電子與通信教材系列，電子工業(yè)出版社，2012-05-01附錄: 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖 II元器件清單元件序號(hào)元件編號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量17419274LS192十進(jìn)制、LOAD低電平有效2274S15374LS1532組數(shù)據(jù)4選1選擇器使能端Ea、Eb低電平有效1374LS7374LS73JKT，2個(gè)T觸發(fā)器24R1，R20.05K25C1100u16C20.01u1774LS13