数模电报告m.docx
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数模电报告m
目录
1设计任务与要求1
2设计方案论证1
3单元电路设计2
3.1时钟产生电路2
3.2计时控制电路2
3.3逻辑控制电路3
3.4主控电路3
3.5预置数控制电路4
3.6原理总图5
4元器件清单5
5调试与测试5
5.1通电前检查6
5.2通电检查6
5.2.1555电路模块的检查6
5.2.2发光二极管的调试6
5.2.3主控单元电路的调试6
5.2.474HC04非门的调试6
5.2.574HC10和74HC00与非门的调试6
5.2.6共阴数码管的调试6
5.3结果分析6
6总结与体会7
6.1体会7
6.2本方案特点及存在的问题7
6.3改进意见7
1设计任务与要求
在由主干道和支干道汇成十字路口,主、支干道分别装有红、绿、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则停止行驶(给行驶中的车辆有时间停在禁行线以外)。
具体要求如下:
(1)主、支干道交替允许通行。
主干道每次放行45秒,支干道每次放行25秒。
(2)由绿灯亮转换到红灯亮时,黄灯要先亮5秒。
注:
用红、绿、黄发光二极管作为信号指示灯。
2设计方案论证
此系统是运用两个160作为计数器,控制数码管的显示,在计数器与数码管之间需要接上CD4511,然后通过161与数选器来控制发光二极管的状态。
然后通过非门,与译码器连接,就可以控制LED灯的显示。
在整个过程中,需要计算得出各部件之间如何连线,以保证数码管和LED灯能够按照题目要求的条件工作。
由555时钟信号发生电路产生稳定的秒脉冲信号,确保整个电路工作稳定进行。
有用两片160作为计数器,通过与非门与CD4511相连,连接到数码管上。
用153和161控制状态,控制状态变量Q2Q1的变化,从而实现25,45,5秒的转化。
六个灯直接通过连接译码器的输出端通过与非门直接相连,需要注意的是数码管与灯前必须加限流电阻,防止烧坏电阻和数码管。
方案一:
由于本选题需要1s脉冲,用555提供脉冲。
需要计数,前面总的计数采用两个74LS160,2个总共可计数100,符合要求。
后面采用译码器,与非门,还有计数器控制灯的状态,特点是正的计数。
方案二:
与第一个基本思路相同,只是在控制总的计数部分,采用192,因为采用这个计数,数码管倒着计数,特点是符合日常生活中交通灯倒计数的习惯。
综合考虑,由于课程设计中,对于计数正或者倒没有特别的要求,而且在购买中,161的价格比192的便宜好多。
综上,所以最后选择161计数,总框图如图所示。
图2-1总框图
3单元电路设计
3.1时钟产生电路
产生稳定的秒脉冲,确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。
用555按一定的线路接不同大小的电容和电阻,则会产生不同周期的脉冲。
在本次课程设计中,由于数码管每秒钟加1,所以需要电路中可以产生1s的脉冲,用来计数器的计数。
本设计要求产生1s的脉冲,时钟脉冲产生电路如图3-1所示。
图3-1时钟脉冲产生电路
3.2计时控制电路
设计要求对不同的状态维持的时间不同,而且要以十进制倒计时显示出来。
用两个74HC161完成计时器状态产生模块设计。
设计思路:
要以十进制输出,而且有一些状态维持时间超过10秒,用两个74LS161设计分别产生个位和十位的数字信号。
图3-2计时控制电路
3.3逻辑控制电路
逻辑控制电路是交通灯管理的核心,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。
该电路中涉及到译码器,其任务主要是将控制器的输出的4种工作状态,翻译成甲、乙车道上的六个信号灯的工作状态。
加到74HC153的数据选择输入端作为控制信号。
即可实现控制器的功能。
图3-3逻辑控制电路
3.4主控电路
将控制状态的74LS161的所有置数端接地,把高位和低位计数器的高位进制通过与非门后作为状态控制器的脉冲信号,当计数计到1111后,计数器RCO将有0变成1。
通过74LS161实现状态变化,所以再将输出Q1和Q2通过与非门连接到LOAD上。
再用门电路,把状态控制器的输出Q1和去与计数器的置数端相连接,实现控制器与计数器相互控制,主控电路如图3-2所示。
图3-2主控电路
3.5预置数控制电路
红绿灯显示所代表状态,主控电路的输出Q1和Q0决定了主干道和支干道的红绿灯亮灭情况,灯亮用“1”表示,灯灭用“0”表示,则有表3-4-1。
表3-4-1交通灯状态图
状态控制器输出
主干道信号灯
支干道信号灯
Q1
Q0
R
Y
G
R
Y
G
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
0
综合交通灯状态图可以得到数选器,计数器与与非门的接线,交通灯信号显示电路如图3-4-2所示。
图3-4-2预置数控制电路
3.6原理总图
4元器件清单
表格5-1
器件名称
器件数量
电阻
22个
电容
2个
555
1个
74LS160
2个
74HC10
1个
CD4511
2个
74HC153
1个
74HC161
1个
74HC04
1个
共阴数码管
2个
74HC139
1个
74HC00
1个
LED
6个
电路板
1个
导线
若干
5调试与测试
为使电路便于调试我们采用分块调试的方法。
5.1通电前检查
首先在焊板子之前应该对买到的元器件和芯片进行检查,如电阻电容应该用万用表进行测量。
由于这个电路图接线比较多,而且很容易造成短路或者断路,所有在焊板子的过程中需要用万用表测量接线是否正确。
还有自己的芯片是否完好,和别人换一下试验即可。
5.2通电检查
5.2.1555电路模块的检查
给电路板接上5V电源,一端接地,示波器的黑色线头接地,红色线头接555的3号引脚,如果示波器显示方波波形,且周期为1s,则正确,否则就错误。
5.2.2发光二极管的调试
测量的时候将万用表打到电阻档,表头放在二极管两侧,测量后改变方向,一侧为0,另一侧很大,则二极管完好,否则就正好相反。
5.2.3主控单元电路的调试
给160用信号发生器接1s的脉冲,系统输出理论上5s、25s、5s、45s然后清零,重新显示。
5.2.474HC04非门的调试
利用TTL特性,悬空输入为1,断开电路其他部分,只提供工作电压,用万用表测量非门输入端,再将其中任意一个接地,再次测量输入为0。
5.2.574HC10和74HC00与非门的调试
利用TTL特性,悬空输入为1,断开电路其他部分,只提供工作电压,用万用表测量与非门输入端,再将其中任意一个接地,再次测量输入为0。
5.2.6共阴数码管的调试
将数码管中间的引脚接地,然后加1.7V的电压,红色表笔碰其他引脚,即可调试。
5.3结果分析
当上电以后先主干道黄,支干道红,5s后主红支绿,25s后主红支黄,5s后主绿支红。
6总结与体会
6.1体会
本次课程设计用数字电路知识,在设计过程中考虑了很多其他因素,比如电路集成电路响应速度、时差以及驱动电压等。
在设计电路是遇到很多困难,由于数电知识不好,经过查书,扎实了基础知识,电路设计实现。
通过本次的数模电课程设计,将所学的知识与实践相结合,平时的课堂远不足以满足实际的需要,在将来的学习生活中,我们更应走出书本,走出课堂,从生活中发现问题,通过自己查阅书本资料,请教老师同学解决问题,锻炼自己独立思考,实际动手的能力,更强化我们的知识,使其真正变成我们的工具。
6.2本方案特点及存在的问题
在设计电路中的计数是正着计数,与生活中的交通灯存在差异,原因是计数的时候使用160计数,160是正着计数。
6.3改进意见
使用192作为计时电路,192是倒计时计数,即可弥补缺陷。
参考文献
[1]阎石.数学电子技术基础(第5版).高等教育出版社.2013.
[2]胡斌.电子工程师必备—元器件应用宝典(强化版).人民邮电出版社.2012.
[3]周蔚吾.道路交通信号灯控制设置技术手册.知识产权出版社.2011.
[4]党宏社.电路电子技术实验与电子实训(第2版).电子工业出版社.2013.
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- 数模 电报