倒计时交通灯课程设计报告书Word文档下载推荐.docx
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3、使用4个JK触发器,实现4位计数,作为倒计时显示电路用
4、采用2个CD4511和2个七段数码管作为倒计时显示电路。
1、由D触发器74LS74与外围元件构成单稳态电路,用于S1、S2状态切换(S1、S2正好是相反的状态)。
D触发器是边沿触发器,能够实现5、6管脚同时转换,即东西路和南北路的同时变换。
2、黄灯闪烁电路
可以采用NE555振荡电路实现,接收到控制端的信号,NE555的第4管脚得
电开始工作,第三脚可输出脉冲信号,并且调整C6或R23可以改变闪烁频率。
3采用74LS192作为倒计时控制器件,其输出端可直接作为信号灯变化信号
方案对比
万案
项目
实现方法
优点
缺点
①S1-S3
2个锁存器
简单
电平触发,与时钟
信号不匹配、无法
实现闪烁功能
②脉冲发生器
触发器
信号稳定
价格较咼、电路结
构复杂
③计数电路
4个JK触发器
复杂
1个D触发器
和一个简易脉
冲信号发生器
边沿触发,与时钟信号匹
配,控制精度高
NE555简易信
号发生器
成本低谷易实
现频率微调
脉冲信号精度稍
差些
2个74192计
数器
容易处理,可
显示数值
综合考虑,为使电路简化、运行稳定,选用方案二。
2.2课程设计原理
任务要求实际上就是3个状态,不妨设:
51、东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮,时间20s;
52、南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮,时间20s;
S3黄灯闪烁,时间3s。
【表1】
主电路状态与指示灯状态转换
主电路
状态
S1R
S1G
S2Y
S3R
S3G
S1
1
S2
S3
灯数
南北R=2
东西G=2
东南西北丫
=4
东西R=2
南北G=2
注:
R,G丫二红,绿,黄灯。
根据【表1】可知,设计电路只需要3组输出端控制指示灯,指示灯都是以
2个或4个一组。
总计需要4312个灯
三、电路设计
3.1单元电路设计
总体模块设计▲
1时钟模块:
采用NE555和RC电路组成振荡电路,产生1HZ时钟信号。
2、计时器模块:
使用2个带预置数的十进制计时器74LS192构成20秒倒计
时计时器。
3、显示模块:
采用2个CD4511乍为译码器,将74LS192输出的二进制数转化为BCD码,通过七段数码管显示出具体数值。
4、红绿灯转换模块:
D边沿触发器和其他元件构成单稳态触发器,每接收一个脉冲,红绿灯即交替一次。
5、黄灯闪烁模块:
NE555构成振荡电路,检测到030201时,输出脉冲信号,黄灯处于闪烁状态。
3.2输出指示灯状态设计(显示电路)
按照【表1】,画出显示电路设想控制电路,如上图,这个电路有5个输入端,只要按照要求输入信号,可以达到设计要求。
3.3显示电路的改进
由设想电路和状态表可以看出南北路红灯和东西路绿灯总是同时点亮和熄
O
灭,南北路绿灯和东西路红灯也总是同时电路和熄灭,因此电路的输入控制端可以简化为3个,如右图所示。
3.4主电路设计
1、主电路实现S1-SPS3状态的转换,
T;
2、电路转换条件是时间,电路中需要时钟控制,即时序逻辑控制电路
3、实现S1=20S,S2=3S,S3=20S
3.5整体电路图及工作原理
电路完整工作过程描述(总体工作原理)
3、74LS192工作状态以及状态分析
74LS192工作状态(个位)
74192[7]
74192[6]
74192[2]
74192[3]
74192
74192[B]
Q3
Q2
Q1
Q0
数码管
B
2
3
4
5
6
7
8
9
注:
不填二0
74192
(2)工作状态(十位)
Q。
(1)计数模块值为010203时,黄灯闪烁,根据上面表格可以看出对于个位若B值是低电平有效则有:
B=Qa+Q2
对于十位数,则B=Qi+Qo
因此B=Q3(个位)+Q2(个位)+Qi(十位)+Qo(十位)
在电路中可采用4个二极管1N4148(电路图中的D1、D4D5D6)作为或门电路。
(2)计数模块为00时,红绿灯交替,这个功能可以不按照真值表来实现,因为74LS192有借位输出端,作用是当倒计时数值变为0时,借位会输出低电平,所以只要个位和十位借位输出端都是0,则意味着此时计数器为00,控制原理即为借位输出端控制20秒复位和红绿灯交替变换即可。
3.6元件清单
元件
符号
型号
数量
二极管
D1-D6
1N4148
发光二极管
L3L4L7L8
红色
L1L2L5L6
绿色
L9L10L11L12
黄色
三极管
VT1-4
8050
色环电阻
R1-14
680
14
R15
5.1K
R16R19R21R27
10K
R17R20R24R26
1K
R18
100K
R22R29
100
R23
510K
R25
3.3K
R28
510
电解电容
C1C3C5
10uF
C6
0.47uF
C7
100uF
瓷片电容
C2C4
103
L_L
心片
U1U2
CD4511
U3U4
74LS192
U5U7
NE555
U6
74LS74
管座
DIP8
DIP14
DIP16
DS1DS2
稳压电路
U8
7805
四、电路调试
仿真使用multisim软件。
由于本电路结构复杂,元件繁多,难以一步到位、调试成功,为了更容易达到仿真效果,可以采用分步调试的方法。
1当计数器显示00时候,红绿灯交替变换。
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74LS192D
U2
4511DD_5V
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2N3T07
2、当计数器显示030201时候,黄灯闪烁。
3、最后将2个分步仿真合并在一起,得到完整的仿真电路。
un
在仿真电路中实现了电路的所有功能,只是由于仿真软件仿真局限性无法实现二极管分立元件组成的或门电路,所以在仿真电路中用74LS08代替了。
五、设计小结
5.1心得体会
在设计过程中,我第一次综合的运用了如此多的软件,设计过程中不自觉的熟练地掌握了不少技巧,为了完成设计查阅了大量的资料,认真学习了很多元器件的工作原理,虽然有些没有完全用得上,但我也意识到这也是本次设计的收获。
在设计中,也感觉到自己学识的浅薄,仅仅从书本上面学到的知识是远远
不够的,通过设计让我对电子产生了浓厚的兴趣,从今以后,我会更加致力于学习钻研电子知识,并做到理论联系实际,争取用所学到的知识去解决更多的问题。
最后感谢老师和各位同学对于我的设计给予的指点和帮助!
5.2作品展示
六、参考文献
[1]《数字电子技术基本教程》清华大学出版社阎石
[2]《电子线路设计•实验•测试》华中科技大学出版社谢自美
[3]74LS13874LS192说明书
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