交通燈課程設(shè)計(jì)--簡易交通信號(hào)燈

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)目的··························&

2、#183;··········2</p><p>　　2、課程設(shè)計(jì)題目及要求····················

3、···········2</p><p>　　3、課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求···················&

4、#183;···2</p><p>　　4、設(shè)計(jì)總思路（對(duì)總電路圖分析）······················3</p><p>　　5

5、、連接模塊的設(shè)計(jì)···································6&

6、lt;/p><p>　　6、各計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)及仿真分析·························7</p><p>　　7、課程設(shè)計(jì)體會(huì)&#

7、183;····································

8、10</p><p>　　8、主要參考文獻(xiàn)·······························&

9、#183;·····10</p><p><b>　　簡易交通信號(hào)燈</b></p><p><b>　　1．課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　本課程是學(xué)完《數(shù)字電子技術(shù)》課程之后，讓學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)，進(jìn)行小型數(shù)字電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)測，以加深對(duì)數(shù)字

10、電子電路基本知識(shí)的理解，對(duì)教材內(nèi)容有一個(gè)系統(tǒng)的全面的認(rèn)識(shí)。并通過課程設(shè)計(jì)，了解數(shù)字電子系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和簡單的設(shè)計(jì)方法。在課程試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高綜合應(yīng)用知識(shí)、分析解決問題的能力，達(dá)到將理論知識(shí)和電子技術(shù)實(shí)踐初步結(jié)合的目的。 </p><p>　　2．課程設(shè)計(jì)題目及要求</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目：</b></p><p>&l

11、t;b>　　簡易交通信號(hào)燈</b></p><p><b>　　二、基本要求：</b></p><p>　　（1）根據(jù)基本框圖，理解電路工作原理，畫出電路圖。</p><p>　?。?）簡易交通信號(hào)燈：采用CPLD設(shè)計(jì)，要求正確設(shè)計(jì)源文件，通過仿真測試，下載到芯片中，能在實(shí)驗(yàn)箱上正確顯示信號(hào)的轉(zhuǎn)換和正確顯示信號(hào)燈顏色和時(shí)間。&

12、lt;/p><p>　?。?）理解電路原理，能準(zhǔn)確回答1～2個(gè)問題。</p><p>　　（4）根據(jù)要求認(rèn)真撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告，說明自己的心得和體會(huì)。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求〔包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、圖紙、實(shí)物樣品等要求〕</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><

13、p>　　“簡易交通信號(hào)燈”主要由計(jì)數(shù)器，譯碼器，顯示器和控制電路等部分組成，要求東西道路亮紅燈60秒時(shí)，南北道路亮綠燈55秒，黃燈亮5秒。然后東西與南北道路交換信號(hào)。如此重循環(huán)，實(shí)現(xiàn)交通道路十字路口的交通信號(hào)控制。要求時(shí)間顯示為倒計(jì)時(shí)顯示。采用CPLD設(shè)計(jì),要求采用層次化設(shè)計(jì)，各模塊電路應(yīng)分別通過仿真測試，記錄仿真波形。</p><p><b>　　主要任務(wù)包括：</b></p&

14、gt;<p>　?。?）學(xué)習(xí)用典型數(shù)字電路組成數(shù)字小系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法，具備初步規(guī)劃設(shè)計(jì)的能力。學(xué)會(huì)查閱技術(shù)資料和手冊(cè)，學(xué)習(xí)利用互聯(lián)網(wǎng)查找資料，合理選用方案、電路和器件</p><p>　　（2）學(xué)習(xí)用CPLD設(shè)計(jì)小型數(shù)字系統(tǒng)的方法，掌握MAXplusII軟件的使用。掌握層次化設(shè)計(jì)方法，掌握設(shè)計(jì)的仿真、測試和下載。</p><p>　?。?）提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)獨(dú)立分析

15、和解決問題的能力。</p><p>　?。?）撰寫規(guī)范的設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和科學(xué)的態(tài)度。</p><p><b>　　工作量要求</b></p><p>　　（1）選定設(shè)計(jì)課題，下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1份，認(rèn)真閱讀并理解。</p><p>　　（2）理解電路原理，學(xué)會(huì)查閱技術(shù)資料和手冊(cè)，獨(dú)立完成書面設(shè)計(jì)1份。<

16、;/p><p>　?。?）完成電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試</p><p>　?。?）經(jīng)教師檢查、驗(yàn)收后，能準(zhǔn)確回答1～2題相關(guān)提問</p><p>　?。?）根據(jù)要求認(rèn)真撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告1份</p><p>　　4、設(shè)計(jì)總思路（對(duì)總連接圖分析）</p><p>　　要求東西道路亮紅燈60秒時(shí)，南北道路亮綠燈55秒，黃燈亮5秒。然后東

17、西與南北道路交換信號(hào)。如此重循環(huán)，實(shí)現(xiàn)交通道路十字路口的交通信號(hào)控制。</p><p>　　分析可知，東西方向的紅綠燈是一樣的，南北方向的紅綠燈也是一樣的，而當(dāng)東西方向的紅燈亮?xí)r，只有南北方向先綠燈亮，再黃燈亮；當(dāng)南北方向的紅燈亮?xí)r，只有東西方向的先亮綠燈，再黃燈亮。由此可知不同狀態(tài)的燈一共有六種。則假設(shè)前六十秒是東西方向紅燈亮，后六十秒是南北方向的紅燈亮。周期為一百二十秒。設(shè)東西方向的燈為y1.南北方向的燈為y

18、2。</p><p><b>　　前六十秒，亮，亮；</b></p><p><b>　　后六十秒，亮，亮。</b></p><p><b>　　周期循環(huán)。</b></p><p>　　（即圖中的實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)，圖中的虛線相對(duì)應(yīng)）</p><p>　　由一個(gè)

19、器件控制，使得電路輸出周期為一百二十的方波信號(hào)控制最終輸出的電路，當(dāng)處于前半周期時(shí)，使能端輸出六十秒，這六十秒控制一個(gè)紅燈及綠燈與黃燈亮，另三個(gè)燈不亮；后半周期時(shí)，使能端再輸出六十秒，前六十秒控制的電路不用，再次顯示一個(gè)紅綠黃燈。下圖中第一個(gè)GRL的作用是限定兩個(gè)固定長度為六十秒，用來分別連接兩個(gè)GRL；右上角的GRL的作用是用來輸出控制東西方向道路上的紅燈和南北方向道路上的綠燈和黃燈；輸出六十計(jì)數(shù)器，五十五計(jì)數(shù)器和五計(jì)數(shù)器的使能，能在

20、輸入脈沖CP的時(shí)候在60s固定時(shí)間分別輸出五十五，五和六十秒。在接入六十進(jìn)制，五十五進(jìn)制，和五進(jìn)制計(jì)數(shù)器后，連接數(shù)碼管，數(shù)碼管就能在規(guī)定時(shí)間輸出相應(yīng)的值。右下角的GRL在延時(shí)60s后起作用用來輸出控制一條道路上的紅燈和另一條道路上的綠燈和黃燈,原理同右上角的GRL。</p><p>　　又由于已經(jīng)固定各計(jì)數(shù)器工作的時(shí)間，我設(shè)計(jì)的是在同一方向上的紅燈顯示的數(shù)從60顯示到1，讓它在變?yōu)?的一瞬間綠燈亮起顯示的數(shù)從55

21、變?yōu)?，再在此同時(shí)黃燈亮起，從5變?yōu)?，再跳變到紅燈依次變化。則按此分析可得實(shí)際中從GRL出去的CP端和EN使能端分別接六十一進(jìn)制計(jì)數(shù)器，五十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器和六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。由于使能端的控制，當(dāng)各計(jì)數(shù)器輸出變?yōu)橐坏臅r(shí)候就不會(huì)再延時(shí)一秒，直接變?yōu)榱愫蟛粍?dòng)。等待下一個(gè)狀態(tài)的出現(xiàn)。每六十秒轉(zhuǎn)換一次。</p><p>　　總連接如下圖1所示：</p><p>　　輸出的波形符合設(shè)計(jì)的要求，輸出波形如圖

22、2所示：</p><p>　　如上圖2所示，第一幅圖為波形輸出的前四十秒波形，第二幅圖輸出為四十秒到八十秒的波形，第三幅圖輸出為八十到一百二十的波形，符合設(shè)計(jì)要求，在輸出六十秒紅燈的時(shí)候輸出綠燈五十五秒黃燈五秒，同時(shí)顯示燈的開與都符合要求。</p><p><b>　　5、連接模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　GRL是整個(gè)設(shè)計(jì)中最核心的部位

23、，它是用來控制輸出一條道路上的紅燈六十秒和另一條道路上的綠燈五十五秒和黃燈五秒的使能EN，和脈沖CP。首先由一個(gè)六十進(jìn)制確定時(shí)間為六十的間隔，反一個(gè)相作為六十進(jìn)制的使能端；當(dāng)六十進(jìn)制減計(jì)數(shù)器減到數(shù)字四時(shí)，即還有五秒的時(shí)候，用T觸發(fā)器產(chǎn)生一個(gè)從倒數(shù)第五個(gè)數(shù)開始的一個(gè)高電位，當(dāng)與六十高電位相與輸出五進(jìn)制的使能；用T觸發(fā)器產(chǎn)生一個(gè)從倒數(shù)第五個(gè)數(shù)開始的一個(gè)高電位，再反相并與六十高電位相與，得到五十五進(jìn)制的使能。連接如圖3所示：</p>

24、;<p>　　各計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)及仿真分析</p><p>　　六十進(jìn)制減計(jì)數(shù)器連接圖</p><p>　　74168是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，U/DN接地指的是減計(jì)數(shù)器，左邊的74168是個(gè)位，右邊的74168是十位，以同步級(jí)聯(lián)的方式級(jí)聯(lián)在一起組成減計(jì)數(shù)器，LK接輸入脈沖，當(dāng)左邊計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到零的時(shí)候觸發(fā)右邊的計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)，當(dāng)兩個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)計(jì)數(shù)到零的時(shí)候觸發(fā)LDN置數(shù)，N=59。同步置

25、數(shù)，則下圖4所示為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　圖5所示為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出波形。上層圖為0到30s的波形，下層是30到60s的波形，波形輸出以六十計(jì)數(shù)為周期。</p><p>　　六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出波形：</p><p>　　六進(jìn)制減計(jì)數(shù)器連接圖</p><p>　　U/DN接地指的是減計(jì)數(shù)器；CLK接輸入脈沖，當(dāng)計(jì)數(shù)器減到零，

26、TCN減到零觸發(fā)LDN置數(shù)，由于74168是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，N=5同步置數(shù)，則上圖6所示為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖7所示為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出波形。以六為周期循環(huán)。</p><p>　　五十六進(jìn)制減計(jì)數(shù)器連接圖</p><p>　　74168是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，U/DN接地指的是減計(jì)數(shù)器，左邊的74168是個(gè)位，右邊的74168是十位，以同步級(jí)聯(lián)的方式級(jí)聯(lián)在一起組成減計(jì)數(shù)器，LK接輸入脈沖，當(dāng)左邊計(jì)數(shù)器計(jì)

27、數(shù)到零的時(shí)候觸發(fā)右邊的計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)，當(dāng)兩個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)計(jì)數(shù)到零的時(shí)候觸發(fā)LDN置數(shù)，N=55。同步置數(shù)，則下圖8所示為五十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　圖9所示為五十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出波形。上層圖為0到30s的波形，下層是30到60s的波形，波形輸出以五十六為周期。</p><p>　　四、六十一進(jìn)制減計(jì)數(shù)器連接圖</p><p>　　74168是十進(jìn)制計(jì)數(shù)

28、器，U/DN接地指的是減計(jì)數(shù)器，左邊的74168是個(gè)位，右邊的74168是十位，以同步級(jí)聯(lián)的方式級(jí)聯(lián)在一起組成減計(jì)數(shù)器，LK接輸入脈沖，當(dāng)左邊計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到零的時(shí)候觸發(fā)右邊的計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)，當(dāng)兩個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)計(jì)數(shù)到零的時(shí)候觸發(fā)LDN置數(shù)，N=60。同步置數(shù)，則下圖10所示為六十一進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　圖11所示為六十一進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出波形。上層圖為0到30s的波形，下層是30到60s的波形，波形輸出以六

29、十一為周期。</p><p>　　在各功能實(shí)現(xiàn)以后將它們分別接入所需輸出或使用的地方，完成簡易交通燈的實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　一周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，這一周對(duì)于我來說收獲真的不少。簡易交通燈，這個(gè)我一看就被吸引了的課題，讓我下定決心一定要好好做好這一次的設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)周開始前，老師給了我們?cè)?/p>

30、圖，和設(shè)計(jì)的每一個(gè)步驟。一開始有點(diǎn)小失落，因?yàn)槿绻麑⒁磺胁襟E都完全設(shè)計(jì)好給我們，就顯得這周過的會(huì)多么的沒意思，和不正式。所以我決定自己設(shè)計(jì)和完成，在這個(gè)過程中，真的有太多太多的壓力，面對(duì)同學(xué)們都差不多全部設(shè)計(jì)完成，和自己的怎么也調(diào)試不出來，好幾次都想放棄。但是面對(duì)自己的那么多投入已經(jīng)付出，怎么可能就這么輕易放棄呢？看著自己畫的那么多原理圖和設(shè)計(jì)思想圖，想想自己每天熬夜在自己電腦上改來改去，想想在設(shè)計(jì)過程中每一次面對(duì)困難又解決的快樂……不

31、管會(huì)是怎么樣的結(jié)果，至少自己真正努力過，就不會(huì)有遺憾，一周，我一直抱著這樣的信念堅(jiān)持到最后一刻。一周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，回想起來，自己的收獲真的不少，努力總會(huì)有收獲，這是永遠(yuǎn)都不變的道理。我想我自己在以后的生活中就算再遇到再大的困難，想想這一次的經(jīng)歷，自己也會(huì)多一點(diǎn)堅(jiān)持的勇氣和決心。設(shè)計(jì)結(jié)束了，我發(fā)現(xiàn)我也更加喜歡數(shù)電了，我會(huì)好好努力把這一課程學(xué)的更好。</p><p><b>　　8、主要參考文獻(xiàn)<