电子电路课程设计报告
组：第组
课题：十字路口动红绿灯指挥系统
学院：仪器科学光电工程学院
专业：测控技术仪器班
姓名：
学号： 指导老师
开课时间：2014~2015学年第三学期
目录
设计题目······················2
二指标求····················2
三方案选择电路工作原理···············2
四单元电路设计分析··················6
五总电路图·····················13
六仿真结果····················14
七电子原件领清单················14
八安装调试问题分析解决办法··········14
九测试效果成果评价·················15
十收获体会改进建议·················17
十参考文献·····················17
设计题目
十字路口动红绿灯指挥系统
二 指标求
设计十字路口交通信号灯控制器控制交通干道交通灯计时器动指挥干道车辆行轮流通行保证车辆行安全通行
1动完成绿－黄－红－绿－……工作循环
2种信号灯亮时间等：绿灯亮20秒－黄灯亮5秒－红灯亮15秒循环
3倒计时方法数字显示前信号剩余时间提醒行司机
4．(*)信号灯时间分调适应路口路段交通流量需求
三 方案选择电路工作原理
1 课题分析
状态
0000
0001
0010
信号灯
红
绿
黄
时间
15s
20s
5s
表出十字路口信号灯3状态状态计数器三进制计数器时间显示总预置数开始倒计时0s时发生信号灯状态间切换
2 方案选择
课题研究分析首先确定合适设计方案十字路口动红绿灯指挥系统七部分组成：时钟振荡电路预置数倒计时电路数码显示电路延迟电路状态计数电路信号灯显示电路意置数控制逻辑电路
单元电路构成
a时钟振荡电路NE555组成谐振荡电路提供标准秒脉
b预置数倒计时电路两片74LS192芯片构成进行倒计时
c74LS192输出端连接数码进行倒计时显示
d74LS192溢出信号达74LS161构成三进制状态计数器脉输入端实现信号灯状态切换
e74LS161输出达74LS153址位产生相应状态置数输入信号
f奇数逻辑门非门组成延迟电路置数控制信号稍缓置数输入信号
g意置数控制逻辑电路两片74LS161三片74LS373数码四开关干门电路构成实现信号灯时间调
电路设计关键部分置数输入信号置数控制信号先序问题选择方案首先电路准备该状态置数输入然置数控制信号送达74LS192LOAD端延迟电路设计重中重功表知74LS192异步置数置数控制信号必须出现0s秒达确保倒计时秒标准秒时间利门电路速度快慢74LS192溢出信号转变窄脉置数信号
电路设计难点部分实现信号灯时间调然选做务具定难度畏艰难积极寻找解决办法设想三种方案：方案：利开关控制74LS153数选择位高低电
方案二：利计数器计数器输出送达74LS153数选择位
方案三：利计数器锁存器锁存器输出送达74LS153数选择位
方案需开关数目众实际操作中恐难实现方案二需三计数器（六片芯片）八数码电路十分复杂难进行实际安装操作较理想方案三利计数器数码三锁存器四开关进行信号灯时间置数调节调节范围099终选定方案三
方案电路：
方案
方案二
方案三
电路设计中关意置数控制逻辑电路中计数器选择慎重考虑熟悉计数器般74LS16174LS90电路设计中意置数逻辑控制电路部分需计数器8421BCD码计数74LS90似更符合求74LS90没端意置数控制逻辑电路红绿灯正常工作前进行计数选端74LS161芯片74LS161四位二进制预置步加法计数器首先需改成8421BCD码计数器
电路图：
3 设计原理
十字路口动红绿灯指挥系统分七部分：时钟振荡电路预置数倒计时电路数码显示电路延迟电路状态计数电路信号灯显示电路意置数控制逻辑电路电路正常工作前首先需意置数控制逻辑电路生成红绿黄信号灯置数输入计数器生成信号灯时间范围099锁存器够锁住计数数字保持置数输入变时钟振荡电路提供标准秒脉倒计时开始预置数倒计时电路实现倒计时循环数码显示电路剩余时间显示倒计时0s时产生溢出信号——秒脉延迟电路利溢出信号产生窄脉置数信号达74LS192置数控制端溢出信号时74LS161构成三进制状态计数器脉输入状态计数器输出端逻辑电路配合信号灯序亮灭时完成环节计数器倒计时预置然开始状态倒计时样便完成十字路口交通信号灯控制
4 结构框图
置数组合逻辑
两位预置减法计数器
状态计数器
（分配器）
置数输入端
置数控制端
倒计时数码显示
溢出信号
时钟输入
时钟输入
状态输出
时钟信号
倒计时结束判
绿
黄
红
四 单元电路设计分析
1 时钟振荡电路
555定时器构成方波信号发生器图：
参数选择：
电容充电回路：t1 07(R1+R2)C
电容放电回路：t2 07R2C
求t1+t2 1s
选择R1R2 10kΩC47μF
算出t1+t2987ms≈ 1s
2 预置数倒计时电路
74LS192功表：
74LS192时序图：
独立倒计时电路两片74LS192芯片减法计数实现中片作十位片作位输入端连接74LS153输出输出端连接数码第片芯片DOWN引脚接时钟振荡秒脉BO引脚接第二片芯片DOWN引脚组成100进制倒计时计数器独立倒计时电路：
独立倒计时电路预置数倒计时电路溢出信号两芯片BO引脚取产生奇数非门电路产生窄脉作置数控制信号样置数控制信号稍缓置数输入信号实现预置数倒计时实际电路连线图：
3数码显示电路
D C B A D C B A
数码显示电路选两块DCD_HEX数码接芯片输出引脚实现倒计时剩余时间显示值注意数码右左位次低高递增
4 延迟电路
奇数逻辑非门组成延迟电路利溢出信号产生窄脉置数信号达74LS192置数控制端置数控制信号稍缓置数输入信号
5 状态计数电路
状态计数电路74LS161芯片组成QAQB连接非门连接CLR（清零法）构成三进制计数器接收74LS192溢出信号开始实现000000010010三种状态计数0000状态应红灯0001状态应绿灯0010状态应黄灯计数器跳0011时清零开始轮状态循环
74LS161引脚图
0010
0000 0001 00
状态图：
0011
三进制状态计数器
仿真电路图：
6 信号灯显示电路
1
1
QA
QB
74LS161输出QAQB通门电路连接三种信号灯次绿灯黄灯红灯状态应信号灯00状态代表红灯01状态代表绿灯10状态代表黄灯
7 意置数控制逻辑电路
1) 74LS153双数选择器：双指选择路数中组数传公数线实现数选择功逻辑电路称数选择器作相输入单刀掷开关74LS153双四选数选择器两组四选数选择器组成
74LS153脚：
74LS153功表：
状态计数器输出接两片74LS153址输入端AB四预置输入端C0~C2 分址00应预置输入101（0）0（红灯14s）01应110（0）1（绿灯19s）10（黄灯4s）001（0）0接高低电C3空接两输出端Y1Y2序接计数器74LS190置数端应序图：
2) 74LS161常四位二进制预置步加法计数器实验求两位LED数码显示前剩余时间求74LS161进行定改造实现8421BCD码计数图功表知CR1LD0时CP信号升作74LS161输出端Q3Q2Q1Q0状态分行数输入端D3D2D1D0状态致实现步置数功计数器计99时步置数0意置数逻辑控制电路置数范围099具体电路连线图：
Dn
LE
OE
Qn
H
H
L
H
L
H
L
L
X
L
L
Q0
X
X
H
高阻态
3) 74LS373三态输出八 D 锁存器锁存允许端 LE 高电时Q 数 D 变 LE 低电时D 锁存已建立数电芯片真值表左图
想前计数器数字锁存74LS373时需锁存器闭合开关开锁存器输出保持变达74LS153数选择位实现信号灯时间调
意置数控制逻辑电路总电路图：
五 总电路图
六 仿真结果
电路设计程中进行次仿真断电路进行修改总电路图电路基功均已实现符合设计求
刚刚开始仿真时电路出现问题倒计时0瞬间闪现立刻置成状态数0s时间正确电路模块逐进行排查确定电路部分正确猜想74LS192芯片BO溢出信号输出少延时电路溢出信号旦产生立刻达74LS192LOAD置数控制端74LS192异步置数会出现0瞬间闪现情况分析出原电路加延时电路次进行仿真果然解决0瞬间闪现问题仔细观察发现状态结束电路翻转0s末端时会出现99意识应该延时时间长次修改终参数配置成功完成仿真
七 电子元件领清单
元件名称
单位
数量
74LS192
片
2
74LS161
片
1
74LS153
片
2
NE555
片
1
74LS04
片
1
74LS86
片
1
74LS00
片
1
八 安装调试问题分析解决办法
1． NE555
问题分析：交通灯时间必须标准时间时钟振荡电路安装程中解决首问题检验电路否符合标准秒脉求
调试方案：秒信号发生器输出接指示灯观察指示灯显示情况
调试结果：记录相邻次灯灭间隔时间致1s满足求
2． 74LS161
问题分析：连接74LS161信号灯发现出现三信号灯亮情况
调试方案：先三进制计数器接接入门电路排问题单接入74LS161计数器时输出连接数码发现状态输出正确准确000110序计数排查门电路连接问题重新连线发现三灯够正确序亮灭74LS161部分电路连接起出现三灯亮情况思考发现应该灯接触良问题换实验箱重新连线问题成功解决
调试结果：74LS161脉输入情况输出状态000110……循环复信号灯相应次红绿黄……序亮灭符合设计求
3． 74LS192
问题分析：连接74LS192暂时置数19观察倒计时情况发现19171513……序倒计时
调试方案：万表检查74LS192输出端电高低情况发现位A引脚输出电直低电重新连线检查电高低变化
调试结果：位A引脚输出电秒跳转次数码倒计时显示正常
4． 74LS153
问题分析：74LS153组成置数控制逻辑电路相较简单法直观观测部分电路否连接正确会影响电路整体效果
调试方案：74LS153四输出端接指示灯址输入端通导线接高低电尝试组合观察指示灯否正确
调试结果：输入00时输出1010输入01时输出1101输入10时输出0010满足求
九 测试效果成果评价
断调试电路功均已实现信号灯绿黄红序次亮灭信号灯时间分20s5s15s符合设计求足处实验箱部分元件老化导致接触良测试程中出现信号灯开头紊乱状态总体言电路设计实现效果较令满意
十 收获体会改进建议
次实仅检验学知识考验知识应动手制作力图书馆查找资料电路设计电路调试电路成型坎坷总体说十分利功团队力量
开始题目设计白知手结合老师出设计框图已学数电知识电路整体架构快出现然真正考验耐心仿真调试细节问题鞋底砂砾影响走路难忍受仿真时发现0数字闪现原74LS192芯片异步置数需设计延时电路解决问题验匮乏课延时电路进行测试容易接进电路发现根没起作反原电路带新问题种击促原理需求关系发现设计思路需求决定设计非现象说颇艰难探索历程面三花时间提出构想讨否定次提出方案直老师提点终解决问题
接电路制作程非帆风起初三负责组建调试单元电路试验箱老化常出现接触良等问题调试结果会正确会错离谱头认识实际理差距保持着完成务信敢度乐观中途遇换箱子换芯片等问题始终保持耐心步步调试终完成务
通次电子电路课题设计学利仿真软件Multisim设计电路够独立完整设计出具备定功电子电路进行仿真调试实际电路安装调试进步提高综合应知识力仅仅纸谈兵认识电路仿真实际安装完全致遇问题应冷静分析根现象仔细思考足处断改进步步臻完美
十 参考文献
1林红 编 数字电路逻辑设计 清华学出版社 2009年4月第1版
2吴敏 张晨彧 戴雷 编 电工电子实验仿真 安徽民出版社 2007年10月第1版
3秦煌 编 电工学（第七版） 高等教育出版社 2009年5月第7版
4李桂安 编 电子技术实验课程设计 东南学出版社 2008年08月第1版
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电子电路课程设计报告
组：第组
课题：十字路口动红绿灯指挥系统
学院：仪器科学光电工程学院
专业：测控技术仪器班
姓名：
学号： 指导老师
开课时间：2014~2015学年第三学期
目录
设计题目······················2
二指标求····················2
三方案选择电路工作原理···············2
四单元电路设计分析··················6
五总电路图·····················13
六仿真结果····················14
七电子原件领清单················14
八安装调试问题分析解决办法··········14
九测试效果成果评价·················15
十收获体会改进建议·················17
十参考文献·····················17
设计题目
十字路口动红绿灯指挥系统
二 指标求
设计十字路口交通信号灯控制器控制交通干道交通灯计时器动指挥干道车辆行轮流通行保证车辆行安全通行
1动完成绿－黄－红－绿－……工作循环
2种信号灯亮时间等：绿灯亮20秒－黄灯亮5秒－红灯亮15秒循环
3倒计时方法数字显示前信号剩余时间提醒行司机
4．(*)信号灯时间分调适应路口路段交通流量需求
三 方案选择电路工作原理
1 课题分析
状态
0000
0001
0010
信号灯
红
绿
黄
时间
15s
20s
5s
表出十字路口信号灯3状态状态计数器三进制计数器时间显示总预置数开始倒计时0s时发生信号灯状态间切换
2 方案选择
课题研究分析首先确定合适设计方案十字路口动红绿灯指挥系统七部分组成：时钟振荡电路预置数倒计时电路数码显示电路延迟电路状态计数电路信号灯显示电路意置数控制逻辑电路
单元电路构成
a时钟振荡电路NE555组成谐振荡电路提供标准秒脉
b预置数倒计时电路两片74LS192芯片构成进行倒计时
c74LS192输出端连接数码进行倒计时显示
d74LS192溢出信号达74LS161构成三进制状态计数器脉输入端实现信号灯状态切换
e74LS161输出达74LS153址位产生相应状态置数输入信号
f奇数逻辑门非门组成延迟电路置数控制信号稍缓置数输入信号
g意置数控制逻辑电路两片74LS161三片74LS373数码四开关干门电路构成实现信号灯时间调
电路设计关键部分置数输入信号置数控制信号先序问题选择方案首先电路准备该状态置数输入然置数控制信号送达74LS192LOAD端延迟电路设计重中重功表知74LS192异步置数置数控制信号必须出现0s秒达确保倒计时秒标准秒时间利门电路速度快慢74LS192溢出信号转变窄脉置数信号
电路设计难点部分实现信号灯时间调然选做务具定难度畏艰难积极寻找解决办法设想三种方案：方案：利开关控制74LS153数选择位高低电
方案二：利计数器计数器输出送达74LS153数选择位
方案三：利计数器锁存器锁存器输出送达74LS153数选择位
方案需开关数目众实际操作中恐难实现方案二需三计数器（六片芯片）八数码电路十分复杂难进行实际安装操作较理想方案三利计数器数码三锁存器四开关进行信号灯时间置数调节调节范围099终选定方案三
方案电路：
方案
方案二
方案三
电路设计中关意置数控制逻辑电路中计数器选择慎重考虑熟悉计数器般74LS16174LS90电路设计中意置数逻辑控制电路部分需计数器8421BCD码计数74LS90似更符合求74LS90没端意置数控制逻辑电路红绿灯正常工作前进行计数选端74LS161芯片74LS161四位二进制预置步加法计数器首先需改成8421BCD码计数器
电路图：
3 设计原理
十字路口动红绿灯指挥系统分七部分：时钟振荡电路预置数倒计时电路数码显示电路延迟电路状态计数电路信号灯显示电路意置数控制逻辑电路电路正常工作前首先需意置数控制逻辑电路生成红绿黄信号灯置数输入计数器生成信号灯时间范围099锁存器够锁住计数数字保持置数输入变时钟振荡电路提供标准秒脉倒计时开始预置数倒计时电路实现倒计时循环数码显示电路剩余时间显示倒计时0s时产生溢出信号——秒脉延迟电路利溢出信号产生窄脉置数信号达74LS192置数控制端溢出信号时74LS161构成三进制状态计数器脉输入状态计数器输出端逻辑电路配合信号灯序亮灭时完成环节计数器倒计时预置然开始状态倒计时样便完成十字路口交通信号灯控制
4 结构框图
置数组合逻辑
两位预置减法计数器
状态计数器
（分配器）
置数输入端
置数控制端
倒计时数码显示
溢出信号
时钟输入
时钟输入
状态输出
时钟信号
倒计时结束判
绿
黄
红
四 单元电路设计分析
1 时钟振荡电路
555定时器构成方波信号发生器图：
参数选择：
电容充电回路：t1 07(R1+R2)C
电容放电回路：t2 07R2C
求t1+t2 1s
选择R1R2 10kΩC47μF
算出t1+t2987ms≈ 1s
2 预置数倒计时电路
74LS192功表：
74LS192时序图：
独立倒计时电路两片74LS192芯片减法计数实现中片作十位片作位输入端连接74LS153输出输出端连接数码第片芯片DOWN引脚接时钟振荡秒脉BO引脚接第二片芯片DOWN引脚组成100进制倒计时计数器独立倒计时电路：
独立倒计时电路预置数倒计时电路溢出信号两芯片BO引脚取产生奇数非门电路产生窄脉作置数控制信号样置数控制信号稍缓置数输入信号实现预置数倒计时实际电路连线图：
3数码显示电路
D C B A D C B A
数码显示电路选两块DCD_HEX数码接芯片输出引脚实现倒计时剩余时间显示值注意数码右左位次低高递增
4 延迟电路
奇数逻辑非门组成延迟电路利溢出信号产生窄脉置数信号达74LS192置数控制端置数控制信号稍缓置数输入信号
5 状态计数电路
状态计数电路74LS161芯片组成QAQB连接非门连接CLR（清零法）构成三进制计数器接收74LS192溢出信号开始实现000000010010三种状态计数0000状态应红灯0001状态应绿灯0010状态应黄灯计数器跳0011时清零开始轮状态循环
74LS161引脚图
0010
0000 0001 00
状态图：
0011
三进制状态计数器
仿真电路图：
6 信号灯显示电路
1
1
QA
QB
74LS161输出QAQB通门电路连接三种信号灯次绿灯黄灯红灯状态应信号灯00状态代表红灯01状态代表绿灯10状态代表黄灯
7 意置数控制逻辑电路
1) 74LS153双数选择器：双指选择路数中组数传公数线实现数选择功逻辑电路称数选择器作相输入单刀掷开关74LS153双四选数选择器两组四选数选择器组成
74LS153脚：
74LS153功表：
状态计数器输出接两片74LS153址输入端AB四预置输入端C0~C2 分址00应预置输入101（0）0（红灯14s）01应110（0）1（绿灯19s）10（黄灯4s）001（0）0接高低电C3空接两输出端Y1Y2序接计数器74LS190置数端应序图：
2) 74LS161常四位二进制预置步加法计数器实验求两位LED数码显示前剩余时间求74LS161进行定改造实现8421BCD码计数图功表知CR1LD0时CP信号升作74LS161输出端Q3Q2Q1Q0状态分行数输入端D3D2D1D0状态致实现步置数功计数器计99时步置数0意置数逻辑控制电路置数范围099具体电路连线图：
Dn
LE
OE
Qn
H
H
L
H
L
H
L
L
X
L
L
Q0
X
X
H
高阻态
3) 74LS373三态输出八 D 锁存器锁存允许端 LE 高电时Q 数 D 变 LE 低电时D 锁存已建立数电芯片真值表左图
想前计数器数字锁存74LS373时需锁存器闭合开关开锁存器输出保持变达74LS153数选择位实现信号灯时间调
意置数控制逻辑电路总电路图：
五 总电路图
六 仿真结果
电路设计程中进行次仿真断电路进行修改总电路图电路基功均已实现符合设计求
刚刚开始仿真时电路出现问题倒计时0瞬间闪现立刻置成状态数0s时间正确电路模块逐进行排查确定电路部分正确猜想74LS192芯片BO溢出信号输出少延时电路溢出信号旦产生立刻达74LS192LOAD置数控制端74LS192异步置数会出现0瞬间闪现情况分析出原电路加延时电路次进行仿真果然解决0瞬间闪现问题仔细观察发现状态结束电路翻转0s末端时会出现99意识应该延时时间长次修改终参数配置成功完成仿真
七 电子元件领清单
元件名称
单位
数量
74LS192
片
2
74LS161
片
1
74LS153
片
2
NE555
片
1
74LS04
片
1
74LS86
片
1
74LS00
片
1
八 安装调试问题分析解决办法
1． NE555
问题分析：交通灯时间必须标准时间时钟振荡电路安装程中解决首问题检验电路否符合标准秒脉求
调试方案：秒信号发生器输出接指示灯观察指示灯显示情况
调试结果：记录相邻次灯灭间隔时间致1s满足求
2． 74LS161
问题分析：连接74LS161信号灯发现出现三信号灯亮情况
调试方案：先三进制计数器接接入门电路排问题单接入74LS161计数器时输出连接数码发现状态输出正确准确000110序计数排查门电路连接问题重新连线发现三灯够正确序亮灭74LS161部分电路连接起出现三灯亮情况思考发现应该灯接触良问题换实验箱重新连线问题成功解决
调试结果：74LS161脉输入情况输出状态000110……循环复信号灯相应次红绿黄……序亮灭符合设计求
3． 74LS192
问题分析：连接74LS192暂时置数19观察倒计时情况发现19171513……序倒计时
调试方案：万表检查74LS192输出端电高低情况发现位A引脚输出电直低电重新连线检查电高低变化
调试结果：位A引脚输出电秒跳转次数码倒计时显示正常
4． 74LS153
问题分析：74LS153组成置数控制逻辑电路相较简单法直观观测部分电路否连接正确会影响电路整体效果
调试方案：74LS153四输出端接指示灯址输入端通导线接高低电尝试组合观察指示灯否正确
调试结果：输入00时输出1010输入01时输出1101输入10时输出0010满足求
九 测试效果成果评价
断调试电路功均已实现信号灯绿黄红序次亮灭信号灯时间分20s5s15s符合设计求足处实验箱部分元件老化导致接触良测试程中出现信号灯开头紊乱状态总体言电路设计实现效果较令满意
十 收获体会改进建议
次实仅检验学知识考验知识应动手制作力图书馆查找资料电路设计电路调试电路成型坎坷总体说十分利功团队力量
开始题目设计白知手结合老师出设计框图已学数电知识电路整体架构快出现然真正考验耐心仿真调试细节问题鞋底砂砾影响走路难忍受仿真时发现0数字闪现原74LS192芯片异步置数需设计延时电路解决问题验匮乏课延时电路进行测试容易接进电路发现根没起作反原电路带新问题种击促原理需求关系发现设计思路需求决定设计非现象说颇艰难探索历程面三花时间提出构想讨否定次提出方案直老师提点终解决问题
接电路制作程非帆风起初三负责组建调试单元电路试验箱老化常出现接触良等问题调试结果会正确会错离谱头认识实际理差距保持着完成务信敢度乐观中途遇换箱子换芯片等问题始终保持耐心步步调试终完成务
通次电子电路课题设计学利仿真软件Multisim设计电路够独立完整设计出具备定功电子电路进行仿真调试实际电路安装调试进步提高综合应知识力仅仅纸谈兵认识电路仿真实际安装完全致遇问题应冷静分析根现象仔细思考足处断改进步步臻完美
十 参考文献
1林红 编 数字电路逻辑设计 清华学出版社 2009年4月第1版
2吴敏 张晨彧 戴雷 编 电工电子实验仿真 安徽民出版社 2007年10月第1版
3秦煌 编 电工学（第七版） 高等教育出版社 2009年5月第7版
4李桂安 编 电子技术实验课程设计 东南学出版社 2008年08月第1版
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