數(shù)電課程設(shè)計(jì)--- 簡(jiǎn)易交通燈控制邏輯設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　簡(jiǎn)易交通燈控制邏輯設(shè)計(jì)</p><p>　　課題名稱(chēng) 簡(jiǎn)易交通燈控制邏輯設(shè)計(jì) </p><p>　　班 級(jí) 09級(jí) 自動(dòng)化二班 </p><p>　　姓 名 <

2、/p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　日 期 2011.12.14 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)的目的與要求；----------------------------------

3、---------------- 2</p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)和要求；----------------------------------------------------------- 2</p><p>　　方案選擇和論證；----------------------------------------------------------- 3</p><p&

4、gt;　　單元電路的選擇與設(shè)計(jì)；-------------------------------------------------- 3</p><p>　　總電路圖；-------------------------------------------------------------------- 10</p><p>　　電路調(diào)試；-------------------------

5、------------------------------------------ 10</p><p>　　七、心得體會(huì)；------------------------------------------------------------------- 11</p><p>　　交通燈控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)的目的與要求： </

6、p><p>　　綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識(shí)去獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。</p><p>　　通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　學(xué)會(huì)電子電路的安裝與調(diào)試技能。</p><p>　　進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類(lèi)型和特性，并掌握合理選用的原則。</p><p>　　進(jìn)一步熟悉電

7、子儀器的正確使用方法。</p><p>　　學(xué)會(huì)撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。</p><p>　　培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。</p><p>　　1）設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制電路。要求依次循環(huán)點(diǎn)亮紅燈40S，綠燈20S，黃燈10S。</p><p>　　2）紅、綠燈亮?xí)r實(shí)現(xiàn)倒

8、計(jì)時(shí)顯示時(shí)間；黃燈亮?xí)r閃動(dòng)顯示。</p><p>　　3） 畫(huà)出框圖和邏輯電路圖，寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p><b>　　擴(kuò)展要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一主干道十字路口交通燈系統(tǒng)</p><p>　　主干道：綠燈(G2) 30S，黃燈(Y2)10S，紅燈(R2)30S</p><p&g

9、t;　　支干道: 紅燈(R1) 40S，綠燈(G1)20S，黃燈(Y1)10S</p><p>　　可用按鍵修改主支干道紅、綠燈亮的時(shí)間</p><p><b>　　三、方案選擇和論證</b></p><p>　　選用中小規(guī)模的集成芯片組成電路。</p><p>　　電路方案和論證分析：</p><p

10、>　　1、脈沖源選用1HZ頻率信號(hào)，由實(shí)驗(yàn)箱提供。</p><p>　　2、電路工作循環(huán)周期為70S，且每個(gè)燈的工作時(shí)間均為10的倍數(shù)，主干道紅綠燈均為30秒，次干道上紅燈40S，綠燈20S，黃燈10S，故可以采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器就行，本設(shè)計(jì)我選用了74LS192，使其構(gòu)成降頻器，從而將1HZ的脈沖源降為0.1HZ。該芯片具有異步清零、置數(shù)功能，CP為上跳沿觸發(fā)。</p><p>　　3

11、、循環(huán)控制電路的CP輸入由74LS192芯片輸出的0.1HZ的脈沖源提供。</p><p>　　4、將74LS192設(shè)計(jì)成為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出的七個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)跟74LS138譯碼器和門(mén)電路即可構(gòu)成主干道及支干道的紅綠黃燈的驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　5、倒計(jì)時(shí)電路脈沖仍由1HZ脈沖源提供，分為主干道和支道兩部分倒計(jì)時(shí)。其主干道紅綠燈均為30秒，故用一個(gè)30進(jìn)制的計(jì)數(shù)器構(gòu)成即可，故可用兩

12、片74LS192構(gòu)成十位上的倒計(jì)和個(gè)位上的倒計(jì)。其倒計(jì)狀態(tài)可由紅綠燈反饋信號(hào)控制，黃燈亮?xí)r反饋信號(hào)控制十位上的計(jì)數(shù)片清零即可。次干道的紅燈為40秒，綠燈為20秒，同樣其計(jì)數(shù)狀態(tài)由各燈反饋信號(hào)控制即可。</p><p>　　四、單元電路的選擇與設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、降頻電路：</b></p><p>　　選用74LS192的集成十

13、進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成降頻器，利用它的進(jìn)位端，從進(jìn)位端中輸出的即為0.1HZ的降頻信號(hào)。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　UP為加計(jì)數(shù)的CP輸入端，CO’ 為其對(duì)應(yīng)的進(jìn)位端，當(dāng)計(jì)數(shù)器每計(jì)數(shù)到十個(gè)脈沖就從進(jìn)位端發(fā)出一個(gè)脈沖，這樣就達(dá)到了降頻的目的。CLR為計(jì)數(shù)器的清零端，接高電平清零，為使整個(gè)電路同步工作，應(yīng)使電路啟動(dòng)時(shí)先進(jìn)行清零，故各片集

14、成片的CLR接在一起進(jìn)行統(tǒng)一清零。</p><p><b>　　2、循環(huán)控制電路：</b></p><p>　　利用74LS192的置數(shù)功能，將其改為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p><b>　　置數(shù)邏輯為：</b></p><p>　　預(yù)置數(shù)端：A=B=C=D=0</p><p&

15、gt;<b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　七個(gè)狀態(tài)及主、次干道各燈亮的情況如下表：（1代表燈亮、0代表燈滅）</p><p><b>　　3、驅(qū)動(dòng)電路：</b></p><p>　　由上表可知將QC、QB、QA輸入74LS138譯碼器即可得：</p><p>　　因此由上兩表可得各

16、燈的邏輯表達(dá)式為：</p><p><b>　　次干道：</b></p><p><b>　　紅燈 </b></p><p><b>　　綠燈 </b></p><p>　　黃燈 又黃燈亮?xí)r要閃動(dòng)故可用1HZ CP與Y6’相與即可。</p><p>&

17、lt;b>　　因此 </b></p><p><b>　　主干道：</b></p><p><b>　　紅燈 </b></p><p><b>　　綠燈 </b></p><p><b>　　黃燈 </b></p><

18、p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　其中QA QB QC 為循環(huán)控制電路的輸出信號(hào)共七種組合狀態(tài)。</p><p><b>　　4、倒計(jì)時(shí)電路：</b></p><p>　　倒計(jì)時(shí)電路分為主干道 紅、綠、黃燈 倒計(jì)時(shí)和次干道 紅、綠、黃燈倒計(jì)時(shí)。其CP信號(hào)為還未分頻的1HZ信號(hào)提供，倒計(jì)時(shí)片工作

19、啟動(dòng)狀態(tài)由各燈反饋信號(hào)控制。紅綠燈的倒計(jì)時(shí)又可分為十位倒計(jì)時(shí)和個(gè)位倒時(shí)，因?yàn)槠鋫€(gè)位倒計(jì)時(shí)相同，所以可以共用一片。黃燈亮?xí)r只要對(duì)十位倒計(jì)時(shí)片清零就可以了。</p><p>　　A、個(gè)位倒計(jì)時(shí)電路：（為了簡(jiǎn)便電路，共用個(gè)位倒計(jì)時(shí)電路，可減少電路圖的繁瑣）</p><p>　　將74LS192接成倒計(jì)數(shù)即成為個(gè)位倒計(jì)時(shí)電路圖如下：</p><p>　　其中BO’為倒計(jì)數(shù)時(shí)

20、的進(jìn)位端，為后面的主、次干道的十位倒計(jì)時(shí)電路提供倒計(jì)脈沖。</p><p>　　B、主干道紅、綠燈十位倒計(jì)時(shí)電路：</p><p>　　由于主干道紅、綠燈倒計(jì)時(shí)均為30S，故兩者可共用一片由74LS192置數(shù)為三進(jìn)制倒計(jì)數(shù)的十位倒計(jì)時(shí)電路。</p><p>　　置數(shù)邏輯為：；預(yù)置數(shù)端：D=0；C=0；B=1；A=0（即將1001置為0010）</p>

21、<p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　其中清零端經(jīng)或門(mén)分成兩路，一路接主干道黃燈，當(dāng)黃燈亮?xí)r為高電平，對(duì)其清零。當(dāng)黃燈滅時(shí)，正常倒計(jì)數(shù)。另一路接共用的手動(dòng)清零開(kāi)關(guān)，用于啟動(dòng)時(shí)或需要時(shí)清零。</p><p>　　C、支干道十位倒計(jì)時(shí)電路：</p><p>　　由于支干道紅燈為40S，綠燈為20S，故支干道十位倒計(jì)

22、數(shù)要分為兩各情況：</p><p>　　當(dāng)紅燈亮?xí)r十位倒計(jì)數(shù)為四進(jìn)制，只需將 1001置數(shù)為 0011即可，</p><p>　　置數(shù)邏輯同上； 預(yù)置數(shù)端為 D=0 C=0 B=1 A=1；</p><p>　　當(dāng)綠燈亮?xí)r十位倒計(jì)數(shù)為二進(jìn)制，只需將 1001 置數(shù)為0001即可，</p><p>　　置數(shù)邏輯同上； 預(yù)置數(shù)端為 D=0 C=0

23、 B=0 A=1；</p><p>　　比較兩者的預(yù)置數(shù)端可見(jiàn)A端均為高電平，而當(dāng)紅燈亮?xí)rB端為高電平，滅時(shí)（此時(shí)綠燈亮）為低電平。故預(yù)置數(shù)端B可用紅燈信號(hào)控制即可現(xiàn)實(shí)兩燈的不同倒計(jì)狀態(tài)。</p><p>　　同理，黃燈亮是對(duì)其清零即可。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　其中清零端經(jīng)

24、或門(mén)分成兩路，一路接次干道黃燈，當(dāng)黃燈亮?xí)r為高電平，對(duì)其清零。當(dāng)黃燈滅時(shí)，正常倒計(jì)數(shù)。另一路接共用的手動(dòng)清零開(kāi)關(guān)，用于啟動(dòng)時(shí)或需要時(shí)清零。</p><p><b>　　五、總電路圖：</b></p><p>　　按單元電路聯(lián)接成總電路如下：</p><p><b>　　電路。</b></p><p>

25、;　　其中上半部的第一片74192為降頻電路，每二片為各燈共用的個(gè)位倒計(jì)時(shí)電路；第三片74192為主干道紅、綠燈十位倒計(jì)時(shí)電路。第四片為支道紅、綠燈十位倒計(jì)時(shí)電路。</p><p>　　下半部的第一片74192為循環(huán)控制電路，接在后面的為74138譯碼器和門(mén)電路構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　電路中的右下角的開(kāi)關(guān)為手動(dòng)清零開(kāi)關(guān)。用于啟動(dòng)是或需要是進(jìn)行手動(dòng)清零。</p>

26、<p><b>　　六、電路調(diào)試：</b></p><p>　　電路在EWB仿真軟件中，啟動(dòng)時(shí)需要手動(dòng)對(duì)其清零。 </p><p>　　在實(shí)驗(yàn)室中，先用MAXPLUS軟件進(jìn)行編譯和仿真，編譯過(guò)程正常后，下載到PLD芯片，進(jìn)行實(shí)物調(diào)試，其波形仿真出現(xiàn)微小的延時(shí)現(xiàn)象，其延時(shí)為幾納秒到幾百納秒，相對(duì)于1HZ的信號(hào)來(lái)說(shuō)，這樣的延時(shí)對(duì)電路的正常工作不會(huì)有影響。至于冒險(xiǎn)

27、問(wèn)題對(duì)波形影響不大，也可以忽略。</p><p><b>　　其仿真波形如下：</b></p><p><b>　　七、心得體會(huì)</b></p><p>　　在以前的學(xué)習(xí)當(dāng)中,我們一直都是認(rèn)真聽(tīng)老師講,只會(huì)被動(dòng)的接受,不會(huì)想怎樣把學(xué)到的東西應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中,但是本次課程設(shè)計(jì)促使我們開(kāi)動(dòng)腦筋想出自己的方案,不僅使我們知道課本上

28、知識(shí)的原理,也使得我們對(duì)各種方案有進(jìn)一步的理解并進(jìn)行選擇.本次設(shè)計(jì)又三個(gè)人完成，在做設(shè)計(jì)之前我們?cè)趫D書(shū)館找了大量的資料，對(duì)書(shū)上的一些方案進(jìn)行了討論，并從中得到啟發(fā)進(jìn)一步得出自己的總體方案，在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們組員之間每個(gè)人都投入了很大的熱情，在設(shè)計(jì)方案選擇的時(shí)候有意見(jiàn)不一的時(shí)候但是經(jīng)過(guò)我們的討論得到了最終方案，在這過(guò)程中我們也更加體會(huì)到了團(tuán)結(jié)的力量。我們對(duì)方案進(jìn)行了分塊，我們每個(gè)人對(duì)自己所要設(shè)計(jì)的單元電路都經(jīng)過(guò)比較認(rèn)真的考慮，比較