交通燈控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)</p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱(chēng): </p><p>　　2010 年 1 月 15 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)任務(wù)········

2、83;···································3</p

3、><p>　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#183;································&

4、#183;··········3</p><p>　　設(shè)計(jì)方案·····················&

5、#183;······················3</p><p>　　參考電路設(shè)計(jì)·········

6、;·······························4</p><p>　　實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

7、83;····································&

8、#183;··9</p><p>　　實(shí)驗(yàn)心得·····························&

9、#183;··············10</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制器，具體要求如下：</p><p>　　以紅，黃，綠三種顏色的發(fā)光管作為交通燈

10、。 綠燈亮表示可以通行,紅燈亮表示禁止通行.黃燈亮表示未通過(guò)的車(chē)輛禁止通行.</p><p>　　每次放行時(shí)間為30秒，紅轉(zhuǎn)綠或綠轉(zhuǎn)紅時(shí)，需黃燈亮5秒作為過(guò)度。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p><p>　　掌握電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程。</p><p>　　學(xué)習(xí)使用PROTEL軟件繪制電路原

11、理圖和印刷版圖。]</p><p>　　掌握應(yīng)用EWB對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　圖1為交通燈控制器的一個(gè)參考設(shè)計(jì)方案。在這一方案中，系統(tǒng)主要由控制器.定時(shí)器.脈沖信

12、號(hào)發(fā)生器.譯碼器.信號(hào)燈組成。</p><p>　　TL.TY為定時(shí)器的輸出信號(hào)，ST為控制器的輸出信號(hào)。</p><p>　　當(dāng)車(chē)道綠燈亮?xí)r，定時(shí)器開(kāi)始記時(shí)，當(dāng)記時(shí)到30秒時(shí)，TL輸出為1，否則，TL=0；</p><p>　　當(dāng)車(chē)道黃燈亮后，定時(shí)器開(kāi)始記時(shí)，當(dāng)記時(shí)到5秒時(shí)，TY輸出為1，否則，TY=0；</p><p>　　ST為狀態(tài)轉(zhuǎn)換

13、信號(hào)，當(dāng)定時(shí)器數(shù)到規(guī)定的時(shí)間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，定時(shí)器開(kāi)始下一個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)計(jì)數(shù)。 </p><p>　　交通信號(hào)燈有四個(gè)狀態(tài)，用S0. S1. S2 .S3來(lái)表示，并且分別分配編碼狀態(tài)為00 .01 .11. 10 ，控制狀態(tài)為：</p><p><b>　　表1.狀態(tài)轉(zhuǎn)換表</b></p><p>　　圖2 畫(huà)出了控制器的

14、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，圖中TY和TL為控制器的輸入信號(hào)，ST為控制器的輸出信號(hào)。</p><p><b>　　圖2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖</b></p><p><b>　　參考電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.定時(shí)器電路 </p><p>　　定時(shí)器由與系統(tǒng)秒脈沖（由時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器提供）同步的計(jì)

15、數(shù)器構(gòu)成，要求計(jì)數(shù)器在狀態(tài)信號(hào)ST作用下，首先清零，然后在時(shí)鐘脈沖上升沿作用下，計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始進(jìn)行增1計(jì)數(shù)，向控制器提供模5的定時(shí)信號(hào)TY和模30的定時(shí)信號(hào)TL。 計(jì)數(shù)器選用集成電路74LS163進(jìn)行設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)便。74LS163是4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，它具有同步清零、同步置數(shù)的功能。CTp、CTT是交通燈的ASM圖數(shù)控制端，CO是進(jìn)位輸出端，D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，Q0～Q 3是數(shù)據(jù)輸出端。由兩片74LS163級(jí)聯(lián)組成的定時(shí)器電路

16、如圖3所示。TY和TL為計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)。ST為狀態(tài)轉(zhuǎn)化信號(hào)，每當(dāng)ST輸出一個(gè)正脈沖，計(jì)數(shù)器進(jìn)行一輪計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　電路圖為：</b></p><p>　　圖3. 計(jì)數(shù)器電路圖</p><p><b>　　2.控制器電路</b></p><p>　　控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該

17、能夠按照交通管理規(guī)則控制信號(hào)燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。從ASM圖可以列出控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表所示。選用兩個(gè)D觸發(fā)器FF1、FFO做為時(shí)序寄存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件為T(mén)L和TY，當(dāng)控制器處于Q1n+1Q0n+1＝ 00狀態(tài)時(shí)，如果TL＝ 0，則控制器保持在00狀態(tài)；如果，則控制器轉(zhuǎn)換到Q1n+1Q0n+1＝ 01狀態(tài)。這兩種情況與條件TY無(wú)關(guān)，所以用無(wú)關(guān)項(xiàng)"X"表示。其余情況依次類(lèi)推，同時(shí)表中還列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)

18、換信號(hào)ST 。</p><p>　　表2. 控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表</p><p>　　將Q1n+1、Q0n+1和 ST為1的項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的輸人或狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件變量相與，其中"1"表示反變量，然后將各與項(xiàng)相或，即可得到下面的方程：</p><p>　　Q1n+1 = 1Q1n Q0n TY + Q1n Q0n + Q1n1Q0n1TY</p>

19、<p>　　Q0n+1 = 1Q1n1Q0n TL+1 Q1n Q0n + Q1n1Q0n1TL ST = 1Q1n Q0n TL +1Q1n Q0nTY + Q1nQ0n1TY+ Q1n Q0nTL</p><p>　　根據(jù)以上方程，選用數(shù)據(jù)選擇器 74LS153來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)D觸發(fā)器的輸入函數(shù)，將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值（ ）加到74LS153的數(shù)據(jù)選擇輸入端作為控制信號(hào)．即可實(shí)現(xiàn)控制

20、器的功能。控制器的邏輯圖如圖4所示。圖4中R、C構(gòu)成上電復(fù)位電路 。保證觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0，觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端輸入1HZ秒脈沖。</p><p><b>　　圖4.控制器電路圖</b></p><p><b>　　（3）譯碼器 </b></p><p>　　譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出 Q1、 Q0的4種工作狀態(tài)

21、，翻譯成車(chē)道上4個(gè)信號(hào)燈的工作狀態(tài)?？刂破鞯臓顟B(tài)編碼與信號(hào)燈控制信號(hào)之間的關(guān)系如表3所示。</p><p>　　表3. 控制器輸出與信號(hào)燈之間的聯(lián)系</p><p><b>　　電路圖為：</b></p><p><b>　　圖5.譯碼器電路圖</b></p><p>　?。?）PROTEL電路為：

22、</p><p>　　圖6. PROTEL電路圖</p><p>　?。?）PCB印刷板圖為：</p><p><b>　　圖7. PCB板圖</b></p><p><b>　　五、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備</b></p><p>　　1． 脈沖發(fā)生器 1只2． 集成電路74LS74

23、2片，74LS153 3片，74LS163 2片3． 電阻 10KΩ 1只4． 電容 10Uf 1只5．或門(mén) 6個(gè)，非門(mén) 4個(gè). 其它 發(fā)光二極管 3只。</p><p><b>　　六、實(shí)驗(yàn)心得</b></p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就

24、是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。我做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平

25、時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映象深刻。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個(gè)期末測(cè)試之后的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。</p><p>　　在制作PCB時(shí)，發(fā)現(xiàn)細(xì)心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是線的布局上既要美觀又要實(shí)用和走線簡(jiǎn)單，兼顧到方方面面去考慮是很需要的，否則只是一紙空話。</p><p>　　同時(shí)

26、我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個(gè)人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。實(shí)習(xí)中只有一個(gè)人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個(gè)人都知道，否則一個(gè)人的錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)

27、是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)問(wèn)題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同