數電課程設計報告--交通控制器

1、<p>　　課 程 設 計 報 告</p><p>　　題 目: 交通控制器 </p><p>　　學 院: 電子信息學院 </p><p>　　班 級: </p><p>　　學生（學號）: </p>&l

2、t;p>　　學生（學號）: </p><p>　　日期: 2013 年 1 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　設計一個鐵路和公路交叉路口的交通控制器。當有火車通過交叉路口時，欄桿放下，禁止車輛和行人通行，當火車通過交叉路口后，欄桿抬起，路口放行。電路主要由四部分組成，分別是時序邏

3、輯電路、倒數計時電路、555時鐘脈沖產生電路以及單穩(wěn)態(tài)延時電路</p><p><b>　　關鍵詞：</b></p><p>　　數字電路 交通控制 紅綠燈</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、課程設計目的3</p><p>　　二

4、、設計任務與要求3</p><p>　　三、方案設計與論證3</p><p>　　四、單元電路設計與參數計算3</p><p>　　五、電路的安裝與調試4</p><p>　　六、遇到問題的解決方法4</p><p><b>　　七、結論與心得4</b></p><

5、p><b>　　八、參考文獻4</b></p><p><b>　　題目</b></p><p><b>　　一、課程設計目的</b></p><p>　　1)鞏固和加深所學電子技術課程的基本知識， 提高綜合運用所學知識的能力；</p><p>　　2)培養(yǎng)學生根據課題

6、需要選用參考書、查閱手冊、圖表和文獻資料的能力，提高學生獨立解決工程實際問題的能力．</p><p>　　3)通過設計方案的分析比較、設計計算、元件選繹及電路安裝調試等環(huán)節(jié)．初步掌握簡單實用電路的工程設計方法． </p><p>　　4)提高學生的動手能力．掌握常用儀器設備的正確使用方法，學會對簡單實用電路的實驗調試和對整機指標的測試方法，</p><p>　　5

7、)了解與課題有關的電路以及元器件的工程技術規(guī)范，能按課程設計任務書的要求編寫設計說明書，能正確反映設計和實驗成果，能正確繪制電路固等．</p><p><b>　　二、設計任務與要求</b></p><p>　　一、 任務：設計一個鐵路和公路交叉路口的交通控制器。</p><p>　　A、B是兩個欄桿，P1、P2處設置兩個壓敏傳感器，用于檢測是

8、否有火車通過路口。（P1、P2點相距較遠，一列火車不會同時壓在兩個壓敏元件上）。</p><p>　　當有火車通過交叉路口時，欄桿放下，禁止車輛和行人通行，</p><p>　　當火車通過交叉路口后，欄桿抬起，路口放行。</p><p><b>　　平面位置示意圖</b></p><p><b>　　二、設計要

9、求與指標</b></p><p>　　1、當火車由東向西或由西向東通過P1P2段，且當火車的任何部分位于P1P2之間時，欄桿A、B應同時放下，否則A、B同時抬起。</p><p>　　2、路口設置紅、綠兩色交通燈指示燈。在欄桿A、B放下時，路口的紅色交通燈亮，綠色交通燈滅；當欄桿A、B抬起時，路口的綠色交通燈亮，紅色交通燈滅。</p><p>　　3、在

10、欄桿A、B剛抬起或剛放下時，鳴響警鈴，要求鈴聲持續(xù)15秒;同時用數碼顯示器顯示倒計時時間。</p><p><b>　　三、方案設計與論證</b></p><p>　　1、輸入信號X1、X2由壓敏元件發(fā)出：當火車壓到壓敏元件時，X1（或X2）=1，否則X1（或X2）= 0。</p><p>　　2、輸出信號Z控制欄桿A、B及交通等的動作：Z =

11、1時，A、B抬起，紅燈亮，綠燈滅；Z =0時，A、B放下，紅燈滅，綠燈亮。</p><p>　　3、CP：控制電路的時鐘信號，由555定時器產生，5V，1000Hz。</p><p><b>　　電路各部分的設計</b></p><p>　　1、 脈沖信號發(fā)生器 </p><p>　　由555構成多諧振蕩器產生

12、1Hz和1KHz的脈沖。改變電容C1的值或者電阻R1R2的值即可實現。計算公式: </p><p>　　頻率 f=1/[ln2(R1+2R2)C]</p><p><b>　　2、 時序控制電路</b></p><p>　　由多個74LS08、74LS32、74LS86、74LS04和雙D觸發(fā)器74LS74設計時序控制電路如下:</p&g

13、t;<p>　　3、 15秒倒計時顯示電路 </p><p>　　由兩個74192及兩個七段顯示器構成， CP接由555產生的1Hz脈沖 。第一個192A接高，BCD接地，達到0001的預置。第二個192AC接高，BD接低，達到0101的預置。由此8421碼轉換為十進制碼即實現15的預置。down端接555輸出的脈沖，從而實現倒計時。</p><p>　　4、 15秒蜂鳴器報

14、警電路 </p><p>　　由2個74LS123構成，輸入端由Z信號控制，當開關X1或X2有一個產生高電平時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產生一個15秒的高電平，蜂鳴器響15秒，同時觸發(fā)計時器192倒計數15秒，脈沖停止，倒計時停止，同時蜂鳴器也停止報警。</p><p><b>　　脈沖寬度計算公式：</b></p><p><b>　　t =l

15、n3RC</b></p><p><b>　　完整電路圖</b></p><p><b>　　四、芯片簡介</b></p><p>　　雙D觸發(fā)器74LS74</p><p><b>　　74LS74功能表</b></p><p>　　2、十

16、進制可逆計數器74LS192</p><p>　　74LS192是同步十進制可逆計數器,它具有雙時鐘輸入,并具有清除和置數等功能, </p><p><b>　　74192管腳圖</b></p><p><b>　　74192功能表</b></p><p><b>　　3、555定時器&l

17、t;/b></p><p>　　它可以構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和壓控振蕩器等多種應用電路。</p><p><b>　　555管腳圖</b></p><p><b>　　555功能表</b></p><p><b>　　4、LED顯示器</b></

18、p><p>　　LED顯示器由8個發(fā)光二極管構成，通過不同的組合，可以用來顯示0-9、A-F以及小數點等字符。有共陰和共陽兩種。</p><p>　　5、74LS123功能表</p><p><b>　　相關波形 </b></p><p>　　555作多諧振蕩電路產生的脈沖波形圖</p><p>&l

19、t;b>　　1KHz脈沖波</b></p><p><b>　　1Hz脈沖波</b></p><p><b>　　2、時序控制電路</b></p><p>　　3、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產生的脈沖波形</p><p>　　六、電路的安裝與調試</p><p><

20、b>　　模擬仿真</b></p><p>　　先按原理進行multisim仿真，確定所需的器材和線路分布。</p><p><b>　　靜態(tài)調試</b></p><p>　　檢查電路是否連錯，連線比較復雜，容易出現錯誤，在電路檢查中，發(fā)現幾處錯誤，得以糾正。</p><p><b>　　動態(tài)調

21、試</b></p><p>　　我們采用各個模塊先調試，每個模塊正確以后再調試整體的方法，這樣容易檢測出錯誤。</p><p>　　（1）在面包板上，我們發(fā)現盡量不要串線共用電源和接地端，如果共用，相互影響很大，紅綠燈會出現不亮的情況，電源和地各個部分單獨引線使用；</p><p>　?。?）用萬用表檢測共用線路是否導通，發(fā)現有些導線接觸不好，更換好的導

22、線；</p><p>　　（3）利用試驗臺上的小燈，用導線檢測各個門電路的輸出高低電平是否與理論相符，從而判斷元器件是否損壞，更換新的器件；</p><p>　?。?）試驗中按照理論很難得到標準的1000Hz脈沖，改變所用電阻、電容的大小可以得到，74LS123單穩(wěn)態(tài)產生15秒延遲功能的時候，理論值根本達不到，而且不穩(wěn)定，最終本組采用137MΩ的電阻、10uF的電容，基本上達到要求，但實際

23、上還低于15秒；</p><p>　　（5）各個部分輸出正確以后，將各部分連接起來，結果還是不正確，蜂鳴器只響不停，經檢測，Z信號對其有影響，在經過兩級非門以后，再把Z信號作為74LS123的驅動信號，可以得到比較理想的結果；</p><p>　?。?）將問題逐一排出解決后，得到實驗結果。</p><p>　　七、遇到問題的解決方法</p><p

24、>　　一開始我們拿到實驗的時候比較盲目，碰到沒用過的芯片比如74LS123等竟然不知道怎么用，在實驗室很茫然，后來通過詢問老師才知道了這個芯片的用途，再后來我們在網上搜集了所有芯片的資料，后面的實驗才變得順暢起來</p><p>　　實驗中，電路有時候連得完全正確卻得不到正確的結果，讓我們特別頭疼，但是經過仔細的檢查以及多次重連（在面包板上的不同區(qū)域），我們還是得到了正確的顯示。實驗器材的問題不可避免，這也

25、是實驗的真正意義所在，讓我們得到鍛煉自己處理實際問題的機會，和分析問題的方法。</p><p>　　實驗中我們發(fā)現連線的方式對實驗的效率也是至關重要的。因為連線完成觀察效果、糾錯、改錯都是不可避免的，但是有的同學連線非常清晰，故而糾錯改錯也相對更加容易。這一點我們剛開始做的時候就沒注意，導致后面線路全部連上之后就會顯得特別復雜，而且沒辦法糾錯改錯，幸好旁邊有好榜樣，讓我們及時吸取經驗，使我們后面的實驗效率明顯提高

26、。</p><p><b>　　八、結論與心得</b></p><p>　　課程設計剛開始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設計不同于實驗課，電路圖和程序都要自己設計。靜下心來，仔細分析題目，再加上指導老師的說明與提示和同組成員的幫助，心中才有了譜。將整個系統(tǒng)根據不同的功能化分成模塊，再分別進行設計，逐個攻破，最后再將其整合即可。整個課程設計過程我都認真地完成了，

27、對此，我總結了以下幾點：</p><p>　　第一，兩人一組，既加強了我們的動手能力，又讓我們學會了團結一致，共同合作才能研究出最好的方案。我們將理論聯系實際，在交流中取得進步，從問題中提高自己。</p><p>　　第二，本次課程設計加深了我對數電的進一步深入理解。熟悉了集成芯片的使用，為我以后更好地運用數電知識奠定了良好的基礎。</p><p>　　第三，通過這

28、次課程設計，使我受益頗多。了解到課程實習設計是開端，連接是關鍵，測試是必須。既鞏固了課堂上學到的理論知識，又掌握了常用集成電路芯片的使用。在此基礎上學習了數字系統(tǒng)設計的基本思想和方法，學會了科學地分析實際問題，通過查資料、分析資料及請教老師和同學等多種途徑，獨立解決問題。同時，也培養(yǎng)了我認真嚴謹的態(tài)度。</p><p><b>　　九、參考文獻</b></p><p>

29、;<b>　　例：</b></p><p>　　[1] 張文榮.模擬電子技術課程教學新探[J]. 河北能源職業(yè)技術學院學報.2004,4(3).（小五號，宋體）</p><p>　　[2] 余道衡，徐承和. 電子電路手冊[M].  北京：北京大學出版社， 1996</p><p>　　[3] 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎

30、［M］.北京：高等教育出版社，2001.414-417.</p><p>　　[4] 彭介華。電子技術課程設計指導[M].北京：高等教育出版社，1997.3-45.</p><p>　　[5] 閻石，數字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1998.348-352.</p><p>　　[6] 盧結成，陳力生，田紅民等.電子電路實驗及應用課題設計[M].合肥：