数字电路技术实习报告交通指示灯.doc

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1、课 程 设 计 任 务 书设计题目交通指示灯学生姓名所在院系电子信息与电气工程学院专业、年级、班2009级通信工程1班设计要求：1、 设计制作一个十字路口交通指示灯简易控制电路；2、 红灯亮表示停止，绿灯亮表示通行，通行和停止时间各为30秒；3、 通行和停止时间用数码管显示，采用倒计时方式。学生应完成的工作：1. 设计交通指示灯的工作原理，并利用Multisim软件进行电路仿真。2. 利用DXP 软件绘制电路原理图，并设计制作电路的PCB板。3. 根据设计原理对电路进行安装、调试4. 提交课程设计报告。参考文献阅读：1 窦建华 电子设计自动化-电路仿真与PCB设计(第1版).北京:国防工业出版

2、社2006年.2 邱关源 罗先觉.电路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.3阎 石.数字电子技术（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005.4张蓬 蒋亮.Protel DXP电路设计入门与应用M.北京：机械工业出版社，2008.工作计划： 5月16号18号完成原理图的设计；5月19号22号进行PCB设计；5月23号25号制作PCB板；5月26号27号电路板安装与调试，提交课程设计报告。任务下达日期： 2010 年 5 月 16 日任务完成日期： 2010 年 5 月 27 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 交通指示灯摘 要：由555定时器产生多频振荡脉冲，经两片74LS192计

3、时器和两片74LS247译码器使数码管工作，从30开始计数到0，完成一次交换，同时定时器产生的固定脉冲同时通过双D触发器完成红绿交通灯的红绿交换。 关键词：555定时器，74LS192，74LS247，数码管，计数器，交通灯 2目 录1.设计背景 1 1.1了解数字电路系统的定义及组成1 1.2掌握基本集成元器件的功能12.设计方案1 2.1任务分析1 2.2方案论证13.方案实施 1 3.1原理图设计1 3.2电路仿真2 3.3 PCB制作 2 3.4安装与调试34. 结果与结论3 5.收获与致谢36.参考文献47.附件 4 7.1电路原理图4 7.2 仿真图 5 7.3 PCB布线图 6

4、7.4元器件清单621. 设计背景1.1了解数字电路系统的定义及组成数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。通过本次实习，熟悉芯片的使用，了解电路板和连线方法，理解电路的设计和原理，学会设计和制作电路板。1.2掌握基本集成元器件的功能时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于

5、一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。编码器，译码器，计数器，触发器均为数字电路技术中最基本最常用的器件，通过本次实习，可以使学生理论联系实践，更加牢固的掌握理论知识，提高动手能力。设计时钟电路，选择使用合适的元器件，以达到系统的要求，着这个过程中可以提高学生各方面的能力。2. 设计方案2.1任务分析 任务要求设计制作一个十字路口交通指示灯简易控制电路，红灯亮表示停止，绿灯亮表示通行，通行和停止时间各为30秒；通行和停止时间用数码管显示，采用倒计时方式。选择合适的器件，运用数字电路所学的知识设计制作符合要求的作品。2.2方案论证 我们选用555计时器提供稳定的脉冲，两片74LS

6、192计数器和一片74LS74触发器实现两位十进制计数，两片74LS247译码器实现对数码管的控制，以显示计数过程，四个发光二极管来作为电路的输出信号，再加上若干电容电阻，完全可以实现预期目的。 3. 方案实施3.1原理图设计 选择合适的数字器件，应用DXP绘制各单元的逻辑电路图。用一个555定时器产生周期为一秒的脉冲，驱动两个由74LS192接成的十进制减法计数器然后用该剑法计数器驱动两个74LS247，再将输出接到两个共阳极数码管，当计数器完成从一次循环后，借位数据与555定时器一起传输到双D触发器，再将输出端接到四个发光二极管上。最后根据原理画出原理图。用555定时器设计的多谐振荡器如图

7、1所示。. . 图1 555定时器构成的多谐振荡器在原理图设计中根据各个元件的逻辑功能将他们连接起来，详见附录电路原理图，在Multisim 9中实现仿真。3.2电路仿真在各单元电路设计的基础上，用EDA软件把各单元电路连接起来，画出符合软件要求的系统整体逻辑电路图。系统整体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性。.用555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率理论值为1.0Hz，电路仿真的结果为1.0Hz.数码管的显示理论值为倒计时30秒，电路仿真达到了这一要求.红绿灯的工作时间理论值为30秒，红灯与绿灯交替工作，仿真值与理论值相符.原理电路经Multisim 9仿真证明完全符合预期

8、要求3.3 PCB制作.在Altium Designer Winter 09上新建一个PCB工程，然后新建一个原理图文件放到该PCB工程下，利用原理图找到符合要求的器件，正确的封装形式，设计图纸尺寸，元件的参数，新建一个PCB板，然后由原理图生成PCB板。.布线，可分为手动布线，自动布线。将元器件分散（Disperse Components），元器件会排列在板边的周围。 把元器件一个一个地移动、旋转，放到板边以内，按照一定的规则摆放整齐。元件摆放尽量紧凑，布线尽量避免交叉。 .制作电路板 将完成布线后的PCB板打印制作出电路板，在焊盘上打孔，经过适当修整，电路板就做出来了。3.4 安装与调试.

9、制作出符合要求的电路板后，领取相应的器件.按照原理图把各种器件安装在相应的位置上，完成焊接.对制作完成的电路板进行检查，然后接通电源，第一次发光二极管并没有像预期的那样能够发光，数码管也没有显示，经分析应该是焊接的问题，在指导老师的帮助下，仔细检查后，发现有两处虚焊，在及时加固焊锡之后，我们的作品最终完成了。4. 结果与结论 在整个电路的设计过程中，我们尽自己的最大努力做好电路设计。对于该电路我们尽量让自己达到设计的所有要求。但在制作过程中我们遇到了一些问题，例如元器件的设计不够紧凑造成板材的浪费，地线是否选取最优放位等.但在实际电路中要合理的摆放，以减少电路的复杂度。制作生产所需要的成本，对

10、整个电路元件的选择和实际中有所差别。这些问题我们觉得都是值得进一步改进和值得探索的。同时制作中遇到了一些问题，虽然尽最大的能力解决了一些，但还是存在一些缺陷，希望老师指正。5. 收获与致谢这次时间为两个星期的课程设计试验大大培养了我的动手能力和同学间的相互合作精神。通过这次数电课程设计，我收获了许多。首先，在课程设计的两个星期内，在实践的基础上，使我对理论的掌握更熟练了，对理论的理解更深了；其次，我知道了理论联系实践的重要性，理论始终要与实践紧密的结合起来；再次，我懂得了实践是检验真理的唯一标准的真正含义，任何理论在没有经过实践这块试金石检验之前都是软弱无力的的；最后，通过实践，使我对定时器，

11、计数器，译码器的功能与原理理解的更深了。在这里，我要感谢学校能给我们这次理论联系实践的机会以及给予我们物质上的大力支持；这次课程设计要特别感谢杨欣老师、李立老师、胡万里老师的耐心辅导以及在设计中给出的宝贵建议和意见，我还要感谢李丽娜苗心姸两位同学。他们在课程设计过程中，在理论与制作电路板上给予我指导与帮助，使我对团结与合作的重要性有了更深一步的认识，在此我表示深深的感谢！6. 参考文献1 窦建华 电子设计自动化-电路仿真与PCB设计(第1版).北京:国防工业出版社2006年.2 邱关源 罗先觉.电路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.3阎 石.数字电子技术（第五版）M.北京：高等教育

12、出版社，2005. 4张蓬 蒋亮.Protel DXP电路设计入门与应用M.北京：机械工业出版社，2008 7. 附件 7.1原理图 7.2 仿真图 7.3 PCB布线图 7.4 元器件清单器件名称个数555定时器 1电阻28.86K 57.72K各一个电阻100574LS192274LS2472数码管2电容10uF 10nF74LS741二极管2红2绿导教师评语：课程设计报告成绩： ，占总成绩比例： 40 课程设计其它环节成绩：环节名称：原理图设计与仿真，成绩： ，占总成绩比例： 20 环节名称： PCB设计 ，成绩： ，占总成绩比例： 20 环节名称：电路安装调试 ，成绩： ，占总成绩比例： 20 总 成 绩： 指导教师签字：年 月 日本次课程设计负责人意见：负责人签字：年 月 日 8