1、电子线路与设计课程设计说明书题目交通灯控制器专业班级电信2班姓名学号201260542目录一、课程设计目的和要求1二、设计方案和基本原理121课程设计方案222课程设计原理3三、电路设计431单元电路设计432输出指示灯状态设计533显示电路的改进534主电路设计635整体电路图及工作原理736元件清单9四、电路调试10五、设计小结1051心得体会1052作品展示12六、参考文献130一、课程设计目的和要求要求实现逻辑功能，在13状态循环。1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间20S。2、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间20S。3、红绿灯变换3秒前，黄灯处于闪烁状态，红绿灯变换后黄灯熄灭
2、。4、采用两位数码管显示时间倒计时，倒计时结束红绿灯自动变换。二、设计方案和基本原理21课程设计方案方案一、S1S3使用2个SR锁存器，设置00，01，10三个状态，这三种状态恰恰对应电路中S1、S2、S3三种状态。、采用74LS74与外围元件构成脉冲发生器，用于产生脉冲信号。、使用4个JK触发器，实现4位计数，作为倒计时显示电路用。、采用2个CD4511和2个七段数码管作为倒计时显示电路。方案二、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。1、黄灯闪烁电路可
3、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。VT48050R2710KTRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U7NE555R241KR23510KVCCC6047UFC4103GNDGNDL9L10L11L12黄灯R29100黄灯闪烁信号采用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。R2110KVCCCLK3D2SD4CD1Q5Q6U6A74LS74C510UFGNDR1910K南北路红灯东西路绿灯南北路绿灯东西路红灯转换信号输入端2方
4、案对比方案项目实现方法优点缺点一S1S32个锁存器简单电平触发，与时钟信号不匹配、无法实现闪烁功能脉冲发生器触发器信号稳定价格较高、电路结构复杂计数电路4个JK触发器复杂二S1S31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，控制精度高脉冲发生器NE555简易信号发生器成本低容易实现频率微调脉冲信号精度稍差些计数电路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。22课程设计原理任务要求实际上就是3个状态，不妨设S1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间20S；S2、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
5、1】主电路状态与指示灯状态转换主电路状态S1RS1GS2YS3RS3GS111S21S311灯数南北R2东西G2东南西北Y4东西R2南北G2注R，G，Y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1234个灯。三、电路设计31单元电路设计4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作为译码器，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
6、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。32输出指示灯状态设计（显示电路）5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。33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。34主电路设计、主电路实现S1S2S3状态的转换，6、电路转换条件是时间，电路中需要时钟控制，即时序逻辑控
7、制电路。、实现S120S，S23S，S320S35整体电路图及工作原理1总原理图A7B1C2D6LE5BI4LT3A13B12C11D10E9F15G14VDD16GND8U1CD4511A7B1C2D6LE5BI4LT3A13B12C11D10E9F15G14VDD16GND8U2CD4511F9G10E1D2K3C4DP5B6A7K8DS1F9G10E1D2K3C4DP5B6A7K8DS2R1680R2680R3680R4680R5680R6680R7680R8680R9680R10680R11680R12680R13680R14680P11Q12Q03CNTDWN4CNTUP5Q26Q3
8、7GND8P39P210PL11TCUP12TCDWN13MR14P015VCC16U374LS192P11Q12Q03CNTDWN4CNTUP5Q26Q37GND8P39P210PL11TCUP12TCDWN13MR14P015VCC16U474LS192GNDGNDGNDGNDGNDGNDVCCVCCVCCVCCVCCVCCGNDR1551KVT18050GNDR1610KVT48050TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U5NE555R171KR18100KVCCC110UFC2103GNDR2110KVCCCLK3D2SD4CD1Q5Q6U6A74L
9、S74C510UFGNDL1R22100VT28050R201KGNDR2533KR261KVT38050GNDR1910K1122J1IN12OUT3GNDU8LM7805C7100UFC310UFVCCGNDR2710KTRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U7NE555R241KR23510KVCCC6047UFC4103GNDGNDD3D2D4D5L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11L12南北路红灯东西路绿灯南北路绿灯东西路红灯黄灯R28510D1D6电路完整工作过程描述（总体工作原理）73、74LS192工作状态以及状态分析74LS192工作
10、状态（个位）7419277419267419227419237419274192B3Q2Q1Q0Q数码管B00000000111001021001131010040101501106011171000810019注不填0741922工作状态（十位）7419277419267419227419237419274192B3Q2Q1Q0Q数码管B00000100011注不填0（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B3Q2Q对于十位数，则B1Q0Q8因此B3Q（个位）2Q（个位）1Q（十位）0Q（十位）在电路中可采用4个二极管1N4148（电路
11、图中的D1、D4、D5、D6）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。36元件清单元件符号型号数量二极管D1D61N41486发光二极管L3L4L7L8红色4发光二极管L1L2L5L6绿色4发光二极管L9L10L11L12黄色4三极管VT1480504色环电阻R11468014色环电阻R1551K1色环电阻R16R19R21R2710K4色环电阻R17R20
12、R24R261K4色环电阻R18100K1色环电阻R22R291002色环电阻R23510K1色环电阻R2533K1色环电阻R2851019电解电容C1C3C510UF3电解电容C6047UF1电解电容C7100UF1瓷片电容C2C41032芯片U1U2CD45112芯片U3U474LS1922芯片U5U7NE5552芯片U674LS741管座DIP82管座DIP141管座DIP164数码管DS1DS22稳压电路U878051四、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，
13、红绿灯交替变换。10112、当计数器显示030201时候，黄灯闪烁。123、最后将2个分步仿真合并在一起，得到完整的仿真电路。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51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1352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374LS13874LS192说明书
