7.2项目实施剖析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,P,o,w,e,r,B,a,r,中国专业,PPT,设计交流论坛,单击此处添加标题,7.2工程实施,7.2.1 构思简易交通灯掌握电,路的设计方案,7.2.4 运行交通灯掌握规律电路,的测试与性能分析,7.2.2 设计简易交通灯掌握电,路的电路设计与仿真,7.2.3 实现交通灯掌握规律电路,的组装与调试,7.2.1 构思简易交通灯掌握电路 的设计方案,1.原理框图,依据设计要求，我们可以知道这个交通灯的掌握系统主要,由秒脉冲源、倒计时显示电路、译码驱动电路、信号灯转换控,制器等单元电路组成，其原理框图如图7-1所示。秒脉冲源可,以作为倒计时定时电路和黄灯闪烁掌握电路的时钟信号源。倒,计时显示电路分别显示黄灯和绿红灯的转换。译码驱动电路用,来驱动东西、南北信号灯。,7.2.1 构思简易交通灯掌握电路 的设计方案,7.2.1 构思简易交通灯掌握电路 的设计方案,2.分析设计,依据要求，交通指示灯有四种状态：,1)东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。南北方向制止通行，绿,灯亮足规定的时间间隔40s时，转到下一个工作状态。,2东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮。南北方向制止通行，黄,灯亮足规定的时间间隔5s时，转到下一个工作状态。,3东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。东西方向制止通行，南,北方向上的车辆允许通过绿灯亮足规定的时间间隔40s。,4东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮。东西方向制止通行，南,北方向的黄灯亮足规定时间间隔的5s时，电路转到第一种工作,状态。,交通灯的以上四种状态可由移位存放器和一些门电路来进展实现。,7.2.1 构思简易交通灯掌握电路 的设计方案,3.方案设计,依据设计要求，由于选择实现功能的芯片的不同，可有以,下两种方案供选择：,7.2.1 构思简易交通灯掌握电路 的设计方案,方案一：,承受555定时器构成的多谐振荡器，作为秒脉冲源，用来产,生CP脉冲，频率1Hz。用74LS160计数器实现分频功能。,信号灯掌握电路：由一个双向移位存放器74LS194的输出,来实现状态掌握电路。通过它的移位来实现红、黄、绿灯的转,换以及计数电路的工作状态；,计数电路：承受十进制可逆计数器74LS190的级联来实现,的倒计时计数；,显示电路：承受七段数码显示译码器74LS48芯片和数码,来实现数字显示。,7.2.1 构思简易交通灯掌握电路 的设计方案,方案二：,承受555定时器构成的多谐振荡器，作为秒脉冲源，用来,产生CP脉冲，频率1Hz。用74LS290计数器实现5分频的,功能，从而削减掌握状态；,掌握电路：承受移位存放器74LS164芯片的输出与计数,电路的规律关系来实现红、黄、绿灯的状态转换；,计数电路：承受十进制可逆计数器74LS190级联来实现,灯的倒计时计数；,显示电路：承受七段数码显示数码管DCD HEX来实现数,字显示。,7.2.1 构思简易交通灯掌握电路 的设计方案,方案三：,承受555定时器构成的多谐振荡器，作为秒脉冲源，用来产,生CP脉冲，频率1Hz。用74LS290计数器实现5分频的功,能，从而削减掌握状态；,掌握电路：承受74LS73双JK触发器实现四种状态的转换。,计数电路：承受十进制可逆计数器74LS190级联来实现灯,的倒计时计数；,显示电路：承受七段数码显示数码管DCD HEX来实现数字,显示。,7.2.1 构思简易交通灯掌握电路 的设计方案,4.方案选择,本次设计我们承受方案三。对于方案一中的74LS194，,要想实现红、黄、绿灯的转换，需要通过掌握74LS194的,S1、S0的状态来实现置数、保持、右移，而这三种状态的,转换不易实现；对于方案二承受移位存放器74LS164，其,需要的门电路比较多，不利于搭建电路。相较而言，方案三,比较合理。,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,1.单元电路设计及功能说明,1秒脉冲信号产生单元,2分频单元,3掌握电路,4计数和显示模块,5计数和显示电路与信号灯转换器电路的连接,6黄灯闪烁掌握电路,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,1秒脉冲信号产生单元,秒脉冲信号产生电路由振荡器和分频器组成，主要的功能是,产生标准秒脉冲信号。振荡器是计时器电路的核心，可由石英,晶体振荡电路或555定时器构成的多谐振荡器构成，石英晶体,振荡电路的精准度比555定时器构成的多谐振荡器高，计时准,确，但是需要较高电源，所以在设计时，需依据实际要求选择,适宜电路。本工程设计的交通灯掌握器电路的掌握系统是以秒,作为单位，对时间精度要求不高，应选用555定时器构成的多,谐振荡器作为秒脉冲信号产生电路，如图7-2所示。,图,7-2,秒脉冲产生电路,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,555定时器周期计算：,T1R1R2Cln2=0.7(R1R2C,T2=R2Cln2=0.7R2C,T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2=0.7(R1+2R2)C,555定时器组成的秒脉冲Cp的周期为1s，即T=1，所以可,设置参数,R1=28.86k R2=57.72k C=10uF Cf=10uF,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,2分频单元,振荡器产生的时间信号通常频率很高，要使它变成“秒”信号，,需要分频器来完成。其功能就是产生标准的秒脉冲信号，即每,秒产生一个时钟上升沿，频率为1Hz。通过芯片74LS290实,现其功能。74LS290介绍下：,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,本电路只用五进制计数，将秒脉冲产生的 给，将 的输出作为掌握器的 脉冲。分频单元电路如图7-5所示。,图,7-5,分频单元电路,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,3掌握电路,由设计要求，令、表示交通灯的四种状态。令 表示东,西向，表示南北向，用、表示红色、黄色、绿色指示灯，,用1表示灯亮，0表示灯灭，则信号灯转换掌握器的状态转换表,如表所示。承受双JK触发器74LS73,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,图,7-7,双,JK,触发器,74LS73,构成的信号灯转换器电路,4计数和显示模块,由设计要求可知，本工程设计要有倒计时数字显示红、黄、绿灯的显示时间。即当某方向红灯亮时，使倒计时数字显示器为某数值，然后每秒减1，直至减为“0”和“5”，交通红、绿、黄指示灯相应变换，直至一个工作过程完毕后，进入下一个方向的工作过程。在此过程中，黄灯的闪烁5s和红、绿灯的变换时间0s，需要计时器来完成。,显示电路承受七段带译码数码显示DCD_HEX来实现数字显示，七段数码显示DCD HEX具有4位输入端，是共阴极七段显示。只需按从左到右按高位到低位连接即可数字显示局部可以承受七段数码管来显示时间的变化。数码管的选择和使用可参考工程二中所述内容，这里不再重复。,用74LS190作为减法计数器组成时间显示电路，用以显示时间的倒计时，南北方向和东西方向的计数原理一样。,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,依据设计要求，要实现40秒的倒计时定时，需要选用2个,74LS190芯片级联成一个能从99减到00的减法计数器，其中,个位芯片74LS190的CLK接秒脉冲信号源，频率1Hz；输出,端、通过一个与门接到十位芯片74LS190的CLK端。当个位,数减到0再减1时，变为9，十进制数0和9对应的二进制数,0000和1001中对应的、也会同时由0变为1。此时，产生,上升沿，给十位74LS190芯片一个借位信号，相当于十位数,减1。,由于要显示的倒计时数字从40秒开头，所以要给74LS190,进展预置数，预置数可用8个开关来解决。用8个开关分别与两,片74LS190的预置数端-相连。开关的状态有1-99种，所以,预置数的范围为1-99。本工程设计要求红、绿灯通行时间为,40秒，8个开关的连接方法如图7-9所示。十位74LS190芯片,的预置数端置为0100相当于十进制数4、个位74LS190,芯片的预置数端置为0000相当于十进制数0。开关接1用,电源代替，开关接0用接地代替。,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,5计数和显示电路与信号灯转换器电路的连接,计数和显示电路与信号灯转换器电路连接如图7-11所示。,计数和显示电路为信号灯转换器电路供给定时掌握信号，以实现信号灯的转换。,假设绿灯由40计到00时，计数器重新置数，给信号灯转换器一个脉冲，使信号灯发生转换，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。连接方法为：将两片74LS190的输出端分别用两个4输入的或非门连接，再用一个与门连接起来。,当信号灯由40减到05时，信号灯发生转换，绿灯变黄灯，红灯不变。具体接法：当减到050000 0101时，把十位计数器74LS190的输出端用一个四输入或非门连接起来，个位74LS190的输出端、用一个两输入或非门连接，再把这两个或非门与个位计数器的输出端、用一个四输入与门连接起来。,最终将两个定时信号用或门连接作为信号灯转换掌握器的时钟端。,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,6黄灯闪烁掌握电路,本工程要求黄灯闪亮5秒，每秒闪一次，亮灭各,0.5秒，可以用一个频率为1Hz的脉冲与掌握黄灯的输,出信号用一个与门连接至黄灯。,综上所述，可将秒脉冲源、分频器、掌握电路、计,数电路和显示电路五局部连接起来，构成总的工程电路,图。,7.2.2 设计简易交通灯掌握电路的电路设计与仿真,7.2.3 实现交通灯掌握规律电路的组装与调试,交通灯掌握规律电路元件清单如表,1元件的检测,1电阻的检测：先用色环法对电阻进展读数，然后再用万用表打到相应的电阻档对电阻进展进一步的检测。,2数码管的检测：数码管外观要求颜色均匀、无局部变色及无气泡等。假设数码管的型号不明，又不知道管脚排列图，可用数字万用表的二极管档来检测。,3集成芯片的检测：在使用集成芯片之前，要确认所选芯片是否与要求全都，同时观看芯片的管脚是否有损坏。假设有损坏，准时更换。,7.2.3 实现交通灯掌握规律电路的组装与调试,2.组装,1预备好多孔板、连接线及所用元器件；,2布局合理，正确连接电路；,3焊点要光亮、平滑；焊料层均匀，且与焊盘大小比例适宜，结合处的轮廓可见；焊料充分；无裂纹、针孔、无焊接剂残留；焊接留意安全。,7.2.3 实现交通灯掌握规律电路的组装与调试,7.2.4 运行交通灯掌握规律电路的测试与性能分析,1功能检测,电路设计的通行时间为40秒，东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。时间显示器从设定的40s开头每秒减1，减到5s时，东西方向绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪烁一次，南北方向红灯保持不变。显示器减到0时，东西方向黄灯变为红灯，南北方向红灯变为绿灯，时间显示器从40s开头显示，每秒减1。减到5s时，南北方向绿灯变为黄灯，而且黄灯每秒闪烁一次，东西方向红灯保持不变，完成一个工作过程，并且如此循环下去。,2功能调试,拨动预置时间的开关，可以把通行时间修改为其他的值再进展。,