6、比較器“-”端電壓時，比較器輸出高電平（其狀態(tài)用1表示），當比較器“+”端電壓小于“-”端電壓時，比較器輸出低電平（其狀態(tài)用0表示）。G1，G2兩個與非門構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，G3為輸出緩沖反向器，起整形和提高負載能力的作用。T為泄放三極管，為外接電容提供充放電回路。利用555定時器設計電路時，主要是考慮如何讓2和6的點位發(fā)生變化（外界信號和利用電容器的充放電過程實現(xiàn)）而讓定時器的輸出狀態(tài)發(fā)生變化，而設計成各種具有不同功能的電路。
555應用：多諧振蕩器
（產(chǎn)生連續(xù)矩形波信號），電路原理如圖所示（4腳為高電平時，電路震蕩，4腳為低電平時，電路不震蕩）。開始時，內(nèi)部泄放三級管由于其基極輸入為低
7、電平，是截止的，電源通過R2和R1對電容器C充電，2、6腳點位開始上升，當上升到2/3Vcc時，電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，內(nèi)部泄放三級管為高電平，飽和導通，電容器C通過R1放電，2、6腳點位開始下降，當降到到1/3Vcc時，電路狀態(tài)再次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，內(nèi)部泄放三極管截止，電源再次對電容器充電，周而復始輸出連續(xù)矩形波信號，由3腳輸出。一般取C1為103電容。
理論推導出，振蕩器的頻率由電阻R1、R2和電容C決定。
f=1.43/（2R1+R2）C
脈沖波的占空比由電阻R1和R2決定，結(jié)果為
γ=（R1+R2）/（2R1+R2）
可見，當R2越小時，占空比接近50%。
2.七位二進制計數(shù)器402
8、4
七位二進制計數(shù)器4024各腳功能如圖所示，14腳為電源端，所接電源電壓范圍3V-15V，7腳接地GND。2腳為復位端（清零端），高電平有效。1腳為脈沖信號輸入端，下降沿有效（即計數(shù)器在脈沖下降沿時刻計數(shù)）。Q1-Q7是七個數(shù)據(jù)輸出端，Q7為最高位，Q1為最低位。當輸入脈沖信號后，計數(shù)器輸出端變化狀態(tài)：00000000-11111111.
本電路中的組合邏輯電路的輸入信號為二進制計數(shù)器的輸出信號Q7-Q2，設計Q2信號頻率為1，而輸出應為六個表示路口交通信號燈的發(fā)光二極管的控制信號，分別用LR1，LG1，LY1和LR2，LG2，LY2表示，但注意到DR1和DG2狀態(tài)相同，DG1和DR2狀
9、態(tài)相同，DY1和DY2狀態(tài)相同，所以實際上只要三個輸出信號即可，分別用L1，L2，L3表示。
組合邏輯電路的輸出信號L1，L2，L3與電路的輸出信號Q2-Q7的關系與下圖真值表表示：
編號
Q7
Q6
Q5
Q4
Q3
Q2
L1
L2
L3
0-15
0
0
x
x
x
x
1
0
0
16-23
0
1
0
x
x
x
1
0
0
24-31
0
1
1
x
x
x
1
0
1
32-47
1
0
x
x
x
x
0
1
0
48-55
1
1
0
x
x
x
0
1
10、0
56-63
1
1
1
x
x
x
0
1
1
從以上可知：
L1=Q7，需要低電平有效時，L1=Q7
L2=Q7，需要低電平有效時，L2=Q7
L3=Q6Q5=Q6Q5
考慮到黃燈需要閃爍，可以讓L3信號和Q1信號（頻率為2Hz的脈沖波）加到一個二輸入與非門的兩個輸入端，輸出信號為L4，
L4=L3*Q1
當L3為0時，L4=1
當L3為1時，L4=Q1
可見，需要L4低電平有效，這樣，L3為0時，黃燈不亮，L3為1時，黃燈閃爍。
有以上討論可知，需要兩個二輸入與非門，三個分門，為節(jié)約起見，三個非門中的兩個非門用與非門實現(xiàn)，另一個非門用三極管實現(xiàn)，
11、這樣需要四個二輸入與非門，可用芯片74LS00，一個三極管構(gòu)成的非門。
3.74LS00
74LS00外形為DIP14，74LS00是一塊四-二輸入數(shù)字集成芯片，內(nèi)有四個完全一樣的二輸入與非門，14腳接Vcc（+5V），7腳接地GND。他們中的四個二輸入的與非門如圖所示，其中A,B為與非門的兩個輸入端，Y為輸出端。額定拉電流為4mA，額定灌電流8mA，額定輸出高電平電壓3.6V。
4.可預置二進制可逆計數(shù)器74LS193
74LS193外形結(jié)構(gòu)為DIP16，其中（8）腳接GND，（16）腳接+5V。
<1>CU—加計數(shù)脈沖信號輸入端。
<2>CD—減計數(shù)脈沖信號輸入端。
12、
注意：用其中一個輸入端時，另一個輸入端接高電平。
<3>Q3-Q0—計數(shù)器數(shù)據(jù)輸出端，Q3為最高位，Q0為最低位。
<4>P3-P0—計數(shù)器預置數(shù)輸入端，當計數(shù)器處于預置數(shù)狀態(tài)時，通過該輸入端預置數(shù)，此時Q3-Q0=P3-P0。
<5>MR—復位信號輸入端，上升沿有效，即當MR從0跳到1時，計數(shù)器復位，此時Q3-Q0=0000。當MR=0時，計數(shù)器處于技術(shù)狀態(tài)。
<6>PL—預置數(shù)功能控制端，低電平有效，當PL=0時，計數(shù)器處于預置數(shù)狀態(tài)，當PL=1時，計數(shù)器處于計數(shù)狀態(tài)。
<7>TCD—加計數(shù)借位信號輸出端。
<8>TCD—減計數(shù)借位信號輸出端。
根據(jù)設計要求，預置數(shù)為8，
13、P3=1，接高電平（電源），P2=P1=P0=0，接低電平（地GND）。
黃燈不亮，即L3=0時，計數(shù)器需要處于預置數(shù)狀態(tài)，即PL=0，黃燈亮，即L3=1時，計數(shù)器需要處于計數(shù)狀態(tài)，即PL=1，可見PL=L3。
作為減法計數(shù)器使用，CU接高電平，CD接脈沖信號Q2。
因計數(shù)器處于計數(shù)狀態(tài)或預置數(shù)狀態(tài)，不能處于復位狀態(tài)，因此讓MR=0。
從前面討論可知，多諧振蕩器的震蕩頻率為4Hz，一次確定多諧振蕩器電路的電阻和電容。
5.四線-七段譯碼器74LS48
16腳接電源Vcc=5V，8腳接地GND。DCBA為8421BCD碼數(shù)據(jù)輸入端，D為最高位，A為最低位。abcdefg（高電平有
14、效，輸出電流小于6mA）為7個輸出端，分別接氣短數(shù)碼管的7個輸入端abcdefg，所接數(shù)碼管必須是共陰數(shù)碼管。
LT燈測試輸入端，低電平有效，即當此燈為低電平且BI/RBO為高電平（或開路）時，輸出全為高電平，數(shù)碼管內(nèi)所有發(fā)光二極管全亮。BI/RBO消隱輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效），只要此端為低電平，輸出全為低電平，數(shù)碼管內(nèi)所有發(fā)光二極管全不亮。RBI脈沖消隱輸入端，低電平有效。檔次端為低電平且ABCD也同時為低電平時，輸出全為低電平，數(shù)碼管內(nèi)所有發(fā)光二極管全不亮。
從以上結(jié)果直到，要讓數(shù)碼管正常顯示0-9，3、4、5腳都要接高電平。要讓數(shù)碼管顯示1-9而不顯示0，這3接
15、高電平，5接低電平，4懸空（或電源通過電阻連4）。這事實上就是消0，例于最高位的數(shù)碼管就希望是這樣。
組成數(shù)碼管的七段實際上就是七個發(fā)光二極管，當這七個發(fā)光二極管中不同的二極管亮時，就顯示0-9中不同的數(shù)字。
六. 整體電路原理圖
七. 原件表
脈沖信號發(fā)生器由定時器555構(gòu)成；二進制加法計數(shù)器由七位二進制加法計數(shù)器構(gòu)成；十進制減法計數(shù)器由74LS193可逆可預置十進制計數(shù)器構(gòu)成；組合邏輯電路根據(jù)輸入輸出的邏輯關系確定為74LS00電路芯片；驅(qū)動器選用74LS48。
其他相關元器件：
編號
規(guī)格
編號
規(guī)格
編號
規(guī)格
編號
規(guī)格
R1
51K
R5
16、360
U1
555
LED
綠
R2
150K
R6
360
U2
4024
LED
黃
R3
3K
C1
103
U3
74LS00
J1
R4
360
C2
104
LED
紅
Q
9013
八. PCB版制作
多層PCB是有三層或三層以上導電圖形和絕緣材料層壓合成的印制板。 它實際上是使用數(shù)片雙面板，并在每層板間放進一層絕緣層后粘牢(壓合)而成。它的層數(shù)通常都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。從技術(shù)的角度來說可以做到近100層的PCB板，但目前計算機的主機板都是4～8層的結(jié)構(gòu)。
多層印制板一般采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層壓板。
17、為了提高金屬化孔的可靠性，應盡量選用耐高溫的、基板尺寸穩(wěn)定性好的、特別是厚度方向熱膨脹系數(shù)較小的，且與銅鍍層熱膨脹系數(shù)基本匹配的新型材料。
制作多層印制板，先用銅箔蝕刻法做出內(nèi)層導線圖形，然后根據(jù)設計要求，把幾張內(nèi)層導線圖形重疊，放在專用的多層壓機內(nèi)，經(jīng)過熱壓、粘合工序，就制成了具有內(nèi)層導電圖形的覆銅箔的層壓板，以后加工工序與雙面孔金屬化印制板的制造工序基本相同。
九. 焊接與調(diào)試
認真焊接，按照印刷版上的器件編號找到相應的原件，按以下順序焊接：電阻、IC座、瓷片電容、發(fā)光二極管、接口，焊接過程中注意以下問題：
<1>各發(fā)光二極管“+”“-”極。三極管上對應的“e”“b”“c”；
18、
<2>集成塊的腳在印刷版上的對應位置；
<3>J1要與前續(xù)電路的輸入輸出電源接口方向相一致，因此要注意其方位，自己觀察各焊點，檢查有無短路現(xiàn)象和虛焊現(xiàn)象。
認真測量，在觀察所焊接的電路板處于正常狀態(tài)后，將5V電源接入J1接口觀察。
實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計：
時間
紅燈
黃燈
綠燈
時間
紅燈
黃燈
綠燈
0-24
亮
65-89
亮
25-32
閃
亮
90-97
閃
亮
33-57
亮
98-122
亮
58-64
亮
閃
123-130
亮
閃
十. 體會
通過此次電路時間課程設
19、計交通燈的設計，加強了我對數(shù)電課程的理解，對應用有了一定的認識，提高了綜合運用知識的能力，及解決問題的能力。
此次電子課程設計，讓我懂得了實踐的重要性。即使課本知識掌握好，如果不會運用，也是一些無用的知識，如果能運用而實際能力很差，理論實踐結(jié)合不來，學得再好也沒用。這次恰好是將課本鞏固與綜合運用結(jié)合，再加上動手能力的三者結(jié)合。一方面，它加深與鞏固了所學理論，并運用，提高了我運用知識的能力；另一方面，培養(yǎng)了我對專業(yè)知識的興趣。
在焊接過程中，沒出現(xiàn)太大的問題，因為在金工實習時已經(jīng)學會了焊接，和收音機焊接比起來，這次的要簡單，但由于焊接是同時接觸熱和電的，所以在焊接過程中必須小心，注意安全。
調(diào)試是此次課程設計的最后一步。一般情況下，如果電路設計正確，連接無錯基本就是正確的。
此次課程設計雖然只有一周時間，但我覺得學到了這半年都沒有學到的東西。原來課本上有好多知識都不太理解，掌握的也不是很好，通過這次，我懂得了很多以前不懂的，對它們的印象也深了。所以我覺得課程設計是對所學知識綜合運用的機會，通過動腦和動手，理論結(jié)合實踐的將模擬電子技術(shù)學好。
- 12 -
交通燈控制器 電子線路課程設計報告
