电子技术课程设计总结报告
关于交通灯控制逻辑电路的设计报告
1. 课程设计的意义和目的
电子技术课是高等院校工科专业重要的技术基础课，使电子应用技术中硬件知识的入门课程之一，具有很强的实践性。实践和课程设计是学习这门课的重要实践环节，也是学好这门课的重要手段。
电子技术课程设计是在学习了模拟电子技术和数字电子技术后进行的一个重要的实践环节，目的在于将模拟和数字这两部分课程的理论和实践联系起来，是学生动脑又动手，在老师的指导下对某一设计课题进行电路设计和实践，他对于巩固所学课程的理论知识，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力有着十分重要的作用，有利于启发学生的创新思维和提高学生的工程设计能力和实践动手能力。
课程设计还需要学生查阅大量资料，独立完成电路设计、安装、焊接及调试任务，能够开拓视野、丰富知识、培养兴趣、激发学习热情，从而提高对电子技术理论和实践相结合的综合认识。
通过学习和实践，树立理论联系实际的良好学风和严谨求实的科学态度，培养勤于动手、勇于创新的工程素质和探索精神，以适应新技术发展和未来社会的需求。
2. 对所有课题的介绍
2.1语音放大电路设计的介绍
1）设计内容及要求
设计一个集成运算放大器组成的语音放大电路。其中包括信号输入、前置放大器、有源带通滤波器、功率放大器、输出等单元电路。
设计要求
①、 选取单元电路及元件；
②、前置放大电路的仿真与调试；
②、 有源带通滤波电路的仿真与调试；
④、功率放大电路的仿真与调试；
⑤、整体电路的联调；（或完成全电路理论设计、仿真、调试。 ）
2）设计参数
各基本单元电路的设计条件分别为：
①、前置放大器： 输入信号Uid≤10mv；输入阻抗Ri≥100KΩ
②、带通滤波器：带通频率范围 300Hz～3KHz 增益增益：Au = 1
③、功率放大器：最大不失真输出功率 Pom≥5W；负载阻抗 RL=4Ω； 电源电压 +5V,+12V,-12V
2.2多功能函数发生器的介绍
1）设计内容及要求
①、设计一个能产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波的电路，要求波形的频率在一定范围内可调，矩形波占空比在一定范围内可调；
②、用数码管显示波形频率；
③、在计算机上用multisim仿真优化；
④、（选作内容1）用中规模集成电路组件和阻容元件实现所选定的电路；
⑤、（选作内容2）印刷电路板的设计；
⑥、撰写设计总结报告。
2）设计参数
①、频率范围：150～300Hz，连续可调；
②、矩形波占空比：30%～60%，连续可调；
③、输出电压：矩形波UP-P≤12V；三角波UP-P≤12V；正弦波UP-P ≥ 1V；
④、由三个数码管实时显示输出频率。
2.3交通等控制逻辑电路的设计的介绍
1）设计内容及要求
设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路，具体要求如下。
①、选取单元电路及元件；
②、交通灯控制逻辑电路的原理分析；
③、总体电路图的设计；
④、在计算机上用multisim仿真优化；
⑤、撰写设计报告。
2）设计参数
①、用红、绿、黄三色灯作信号灯。红灯亮表示禁止通行；绿灯亮表示允许通行；黄灯亮表示给行驶中的车辆时间以停靠到禁行线之外。
②、该交通灯能实现正常的、即时显示三种灯的亮灭状态。
③、控制器总清零功能。即按下R后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。
④、选作内容
⑴ 能实现特殊状态的功能显示。设S为特殊状态的传感器信号，当S = 1时，进入特殊状态。当S = 0时，退出特殊状态。按下S后，能实现下述特殊状态功能。显示器闪烁。计数器停止计数并保持原来的数据；东西、南北路口均显示红灯状态。
⑵ 用数码管显示计时时间。
2.4选题理由
交通等是我们日常生活中最基本的一个规则指示，在这之前一直都好其他的工作原理，现在居然让我们自己设计这个电路，非常的兴奋，想借此机会把一直都好奇的问题搞懂，再看它的设计要求和参数，能够运用所学的知识来解决这些要求还是有点头绪，清零功能、数码管显示这些都是我们学过的。通过自己设计来解决交通等的问题还是很有意思的，虽然不是很有把握，但我们可以查资料、问老师来解决这个问题。
3交通灯控制逻辑电路的设计的总体方案的确定
3.1 设计要求
①、用红、绿、黄三色灯作信号灯。红灯亮表示禁止通行；绿灯亮表示允许通行；黄灯亮表示给行驶中的车辆时间以停靠到禁行线之外。
②、该交通灯能实现正常的、即时显示三种灯的亮灭状态。
③、控制器总清零功能。即按下R后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。
③、 用数码管显示计时时间。
3.2电路总体框图
交通灯控制系统的原理框图主要由显示器、分频电路、系统控制电路、减法计数器和脉冲信号组成。交通灯控制系统的原理框图如图1。
图1 交通灯控制系统的原理框图
3.3框图中各部分功能的介绍
1）主控制器，主要用于控制十字路口交通灯的工作状态，以实现对东西、南北方向的车辆运行状态的控制。
2）南北方向显示器，主要用于显示南北方向红绿灯所凉的时间，方便行人和车辆的通行。
3）东西方向显示器，主要用于显示东西方向红绿灯所亮的时间，方便行人和车辆的通行。
4）减法计数器，主要用于对脉冲做减计数，完成计时任务达到控制每一种工作状态持续时间的目的，从而控制东西、南北方向的显示器，减法计数器在减到零时自动置数，从而进入下一个工作状态，还可以在计数器上设置自动清零按钮，从而实现清零功能。
5）分频器，主要用于对所家的脉冲信号进行分频，是加入电路的脉冲频率为1Hz，符合日常的要求。
6）指示灯，主要用于指示车辆的运行状态。
3.4各部分输入输出的关系
减法计数器的输出控制各个方向的显示器和主控制器的输入，主控制器的输出控制减法计数器的置数和各个显示灯的亮灭，脉冲信号线经过分频器进行分频再进入减法计数器和总控制器。
3.5交通灯的工作流程图
图2 信号灯工作顺序流程图
4．各个单元电路的设计
4.1减法计数器的设计
74LS192N是双向计数器，高电平复位低电平置数。其功能表如表1。
表 1 74LS192N功能表
该减法计数器运用了两块74LS192N板（双向计数器）来实现置数、清零和计数的功能。运用减法技术功能时加法时钟信号接高电平，减法时钟信号在低四位上用秒脉冲，高位上的时钟信号用低位向高位的借位信号作为输入，再将两块的置数端引出作为一个输出管脚，通过总控制电路来控制；将两块板子的复位端引出通过一个按钮和高电平相连，以实现电路的清零功能。
因为在计数的开始个位数是0，所以将低位的四个输入端都接地，在置数时就直接置为0，高位的输入通过总控制电路来控制。该减法计数器的电路图如图3。
图3 减法计数器
4.2 总控制电路的设计
该电路的主要目的是通过减法计数器的输出来控制各路口灯的亮灭，再通过灯的亮灭控制A、C的高低电平，在置数的时候来控制所置数的大小即各路口绿灯亮的时间。因为所设置的时间分别为30、60，所以在置数的时候C是A的前一个状态，可用一个D触发器来实现。先列出交通信号灯信号状态真值表如表2。
表 2 交通信号灯信号状态真值表
由真值表可得：R1=A Y1=AC’ G1=AC’
R2=C Y2=CA’ G2=CA’
当减法计数器减到0时，减法计数器技术，因此要设计一个电路控制置数端即图4左边的一部分。总控制器的电路图如图4。
图 4 总控制电路图
4.3 分频电路的设计
因为电路输入的脉冲信号应该是秒脉冲信号，而在实际电路中产生的都是高频率脉冲，所以需要设计一个分频器来实现秒脉冲的输入。涉及电路采用了两块74LS192N板(双向计数器)，在此电路中采用了改板子的加法计数功能，低位板子的向高位的进位信号作为高位板子的加法脉冲信号，从而实现20、100分频。分频电路如图5。
图5 分频电路图
4.4 555定时器多谐振荡电路
由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡电路，电路没有稳态，只有两个暂稳态，电路也不需要外加触发信号，利用电源通R1、R2向C充电，以及C通过R2向C1放电，使电路产生振荡。因为T=0.7R1C+1.7R2C，而R1、R2和C的乘积都很小，所以产生的信号的频率就很大，一般都是几千Hz。在通过分频器将信号源分频使得输入信号的频率达到要求。
4.5 总电路图
总电路是由各个模块电路组成，如果把这些电路都搬到一起电路会显得很乱，所以我把每个模块的电路图都分别画到不同的图纸上，经过封装把每一个模块都集成一个电路板，电路图的输入端作为电路板的输入管脚，电路图的输出端作为电路板的输出管脚，在总电路图中只需将电路板调出即可。在总电路中将六个灯、555定时器多谐振荡电路和显示器接上即可。在Multisim软件中进行仿真时只需加入500、2500Hz的信号源即可。总电路图如图6。
图6 总电路图
5 系统调试
在总电路图画出来以后，对电路进行仿真，单击运行按钮，观察电路的运行情况，从灯的亮灭和显示器的显示能够达到课题中的要求，但发现电路中没有清零功能电路显示器也只有一个不符合实际情况。
首先，解决清零功能的实现问题，清零功能应该和置数功能在同一个模块里，所以我们仔细研究减法计数器电路，只需将复位端引出通过按钮和高电平相连即可实现清零的功能，在运行过程中如果想要清零只需按下按钮系统就会自动清零。
其次，解决显示器的问题，在实际生活中一个十字路口应该有两个显示器，而我们的电路中只有一个显示器，还必须在总电路中加入一个显示器，两个显示器虽然含义不同但是现实的时间却是相同的，所以应该和原电路中的显示器受相同端的控制。于是我们在总电路中加入了两个显示器，在显示器下输入管脚号用一根总线把它们连起来即可。
现在在电路仿真过程中发现的问题也就得到了解决，但是还有一个功能没实现——特殊情况两个红灯都亮，尽管想了很久还是没想出来。
6 结论
交通灯控制逻辑电路能够实现题中要求的基本功能，即红灯亮禁止通行，绿灯亮能够通行，黄灯亮还得等三秒钟，灯的亮灭和显示器相符，有控制器清零功能同时回到初始状态重新计数；电路还实现了有显示器显示时间的功能。电路的缺陷就是不能实现特殊情况——两红灯都亮并且停止计时。
我们的电路还有一个优点就是我们并没有把所有的电路都放在一张电路图上，而是将每个模块都封装成一个电路板直接在总电路中实现电路板的调用从而使总电路清晰而又简单，在调试的时候也就容易了。
7 课程设计总结
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了数字电子技术方面的知识，在设计过程
中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因
所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思考的空间，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；以及如何提高电路的性能等等。通过查询资料，也了解了很多元器件的构造及原理。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
我认为，在这次的课程设计中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
课程设计过程中，对团队精神有了更加深刻的理解，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。
同时，也感谢这次课程设计过程中给与我帮助的老师和同学，由于你们的帮助使我能够顺利完成此次课程设计。
参考文献
1、任国燕主编 模拟电子技术实验指导书 重庆科技学院 20##年11月
2、康华光主编 电子技术基础-模拟部分（第五版）高等教育出版社 20##年12月
3、王振红主编 电子技术综合实验及综合设计 机械工业出版社 20##年3月
4、赵淑范主编 电子技术实验与课程设计 清华大学出版社 20##年8月
5、杨志忠主编 电子技术课程设计 机械工业出版社 20##年7月
6、周红军主编 数字电子技术试验指导书 中国水利水电出版社 20##年8月
7、陈光明主编 电子技术课程设计与综合实训 北京航空航天大学出版社20##年5月
8、安兵菊主编 电子技术基础实验及课程设计 机械工业出版社20##年2月
附录1 元器件清单
附录2 课程设计任务书
设计题目：交通灯控制逻辑电路的设计
教研室主任： 指导教师：吴明芳、谢东、余群威
第二篇：交通灯控制电路的设计报告
一、 概述
随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯。绿灯亮时，准许车辆通行，黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；红灯亮时，禁止车辆通行。交通灯的出现时人类文明的一大进步，使得许多人为交通事故的减少，城市交通问题因此得到解决。
本次课设我们通过所学的知识设计了一个使得主干道与支干道交替通行的交通灯控制电路，主干道通行时绿灯亮，支干道红灯亮，时间为35秒。支干道通行时，绿灯亮，主干道红灯亮，时间为30秒。每次绿灯变红时，要求黄灯先亮5秒。此时另一路口的红灯也不变。在绿灯（通行时间内）和红灯亮（禁止通行时间内）均有倒计时显示。
二、 方案论证
首先分析我们要设计的这个交通灯控制电路的功能有以下几点：1、可以控制主干道与支干道的信号灯的明暗，2、可以对主干道与支干道的信号灯亮的时间进行倒数计时。因此我们可以知道此电路应包含振荡电路、计数器电路、译码显示、主控制电路和信号灯译码驱动器等五个部分，并分析其原理图如图1所示并作出以下两种方案。
时钟信号
时钟信号
图1 交通灯控制电路
方案一：
将整个电路工作循环周期70S作为总时间，用74LS192D芯片在此基础上进行分段，前35S主干道绿灯亮支干道红灯亮，中间5S黄灯闪烁，最后30S支干道红灯亮支干道绿灯亮，再根据每一段的输出信号不同用基本逻辑门电路连接交通灯来实现每段时间不同的灯亮。此方案易于分析理解，缺点是相对于第二种方案可操作行比较差，需要的原件比较多，不易实现，性价比较低。
方案二：
对红绿灯时段分别倒数计时，运用红绿灯变化时的高低电平对74LS192D芯片进行置数，使之能分别进行35S、30S、5S倒数计时，再通过74LS160N芯片的输出端进行各种逻辑组合运算控制红黄绿三种灯的亮灭，通过555定时器提供的脉冲信号控制黄灯的闪烁。此方案与方案一相比更易操作，用到的逻辑运算器件也比方案一要少，现实应用时可用性好，性价比较高。
三、 电路设计
1、振荡电路
脉冲信号源选用555定时器产生，频率为1Hz,其各项数据为R1=4.7KΩ，R2=5.7KΩ，C1=1mF,C2=10nF,其电路图如图2所示。
图2 振荡电路
2、计数器电路
电路工作循环周期为70S，，主干道红灯为35S，绿灯为30S，次干道上红灯35S，绿灯30S，黄灯5S，本设计我选用了74LS192D和74LS160N，74LS192D芯片具有倒数计时清零置数功能，用来进行倒数计时，74LS160N是加法计数器用来进行同步计数来控制信号灯的亮灭。计时器电路分两部分，倒数计时部分和加法计时部分。倒数计时部分电路如图3所示，加法计时部分电路如图4所示。
图3 倒数计时器电路
图4 加法计时器电路
3、译码显示
此部分电路的作用是将倒数计数器电路中的数值通过数码显示管显示出来便于人们可以直接观察，此电路通过555定时器输入脉冲信号到74LS192D芯片再接数码显示管，使数值以倒数计时方式显示出来。其电路图如图5所示。
图5 译码显示电路
4、主控制电路
主控制电路主要是74LS192D芯片输出的信号到数码显示管，每次计时完成后此输出信号通过基本逻辑运算对74LS192D和74LS160N芯片进行重新置数使得整个交通灯控制系统能循环的进行下去。其电路图如图6所示。
图6 主控制电路
5、信号灯译码器电路
此部分电路是为了将计数器输出的信号转变为红黄绿三种颜色的灯变化所需的信号，通过计数器74LS160N输出的信号进行基本逻辑运算控制红灯和绿灯的亮灭，黄灯的闪烁则是通过74LS160N输出地信号和555定时器所产生的脉冲信号进行逻辑运算实现的。其电路图如图7所示。
图7 信号灯译码器驱动电路
四、 性能的测试
在Multisim10.0环境下对电路进行了测试，测试效果如图8到图11所示四种状态。由于74LS192D芯片可以进行倒数计时，74LS160N芯片的输入端全部接地，故信号灯的输入信号是由这两种芯片的信号以及555定时器所产生的脉冲信号进行各种逻辑运算得到的，总共可得到以下几种结果：
1、前35S内主干道绿灯亮，支干道红灯亮，见图8；
2、中间5S主干道黄灯闪烁，支干道红灯亮，见图9；
3、后30S内主干道红灯亮，支干道红灯亮，见图10；
4、最后5S主干道红灯亮，支干道黄灯闪烁，见图11；
图8 主干道绿灯亮支干道红灯亮
图9 主干道黄灯闪烁支干道红灯亮
图10 主干道红灯亮支干道绿灯亮
图10 主干道红灯亮支干道黄灯闪烁
五、 结论
电路经过Multisim10.0的测试，倒计时以及信号灯变化等功能均可实现，只要开始接通电路，电路便可自动运行，主干道先倒计时35S且绿灯亮，支干道倒计时35S且红灯亮，然后主干道黄灯闪烁5S支干道红灯不变，接着支干道倒计时30S且绿灯亮，同时主干道倒计时30S且红灯亮，最后支干道黄灯闪烁5S且主干道红灯不变。所有预设功能均可实现。
六、 性价比
本次设计所用的为电阻2个，数码显示管2个，74LS192D芯片2片，74LS160N芯片1片，与门、非门、或门若干。这些元器件在市场上均可以买到不必自己另行组合，导线也可以买到，所以本次设计性价比较高。
七、 课设体会及合理化建议
这次课程设计可以说有很大的收获，开始时设计好几个方案均不能达到要求。在答疑时听取了老师的建议，可设计出两个可行的方案，并通过性价比、可行性等最终敲定一个的方案。
设计好电路时，便开始进行模拟实验电路。这时便开始遇到一次又一次的打击，总是得不到想要的结果，只好从资料中检查每一个芯片的功能表、真值表，并改进电路，我忘不了电路运行成功的那一刻，太兴奋了。从这次课程设计活动中我认识到了一定要认真对待每一个问题，很有可能就在一个你不注意的地方导致你失败。
我想设计实验时可以进行一次大的组合性设计实验，比如可以一个班或几个班一起设计实验，每个团体分担一部分，都成功后就可以组合成一个完整的实验，而这个实验可以运用到身边生活中，我想这样就更可以调动积极性以及开放性设计性。
最后再次感谢关老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！
参考文献
[1] 阎石主编. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，1998年
[2] 靳孝峰主编.数字电子技术基础，哈尔滨工程大学出版社，20##年
[3] 孙肖子、邓建国等主编. 电子设计指南. [M]北京：高等教育出版社，20##年
[4] 李银华主编. 电子线路设计指导. [M]北京：北京航空航天大学出版社，20##年
[5]付家才主编.电子实验与实践.高等教育出版社，20##年
[6] 李秀人主编. 电子技术实训指导. [M]西安：国防工业出版社， 20##年
附录Ⅰ 整体电路原理图
附录Ⅱ 元器件清单
