課程設(shè)計(jì)交通信號燈

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　?。?012 /2013 學(xué)年第 2 學(xué)期）</p><p>　　課程名稱 ： </p><p>　　題 目 ： 交通信號燈 </p><p>　　專業(yè)班級 ：

2、 電氣一班 </p><p>　　學(xué)生姓名 ： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師 ： </p><p>　　設(shè)計(jì)周數(shù) ： 兩周

3、 </p><p>　　設(shè)計(jì)成績 ： </p><p>　　2013年7 月3 日</p><p>　　課程設(shè)計(jì)目的················

4、························3</p><p>　　課程設(shè)計(jì)軟件部分·······&#

5、183;····························3</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求··&

6、#183;······························3</p><p>　　2.1.1課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

7、·······························3</p><p>　　2.1.2 課程設(shè)計(jì)

8、要求·····························4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)分析··

9、····································

10、3;4</p><p>　　2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)·······························

11、········4</p><p>　　課程設(shè)計(jì)硬件部分·······················&#

12、183;············5</p><p>　　3.1方案設(shè)計(jì)···················

13、;·····················5</p><p>　　3.2單元電路設(shè)計(jì)··········

14、··························5</p><p>　　3.2.1 秒脈沖發(fā)生器····

15、3;··························5</p><p>　　3.2.2 計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)····&

16、#183;························6</p><p>　　3.2.3 控制電路的設(shè)計(jì)·····

17、3;·························7</p><p>　　3.2.4顯示電路的設(shè)計(jì)·····&#

18、183;························7</p><p>　　3.2.5數(shù)碼管顯示的設(shè)計(jì)······

19、;···································8</p&g

20、t;<p>　　3.2.6設(shè)計(jì)總原理圖································&#

21、183;·············9</p><p>　　3.3系統(tǒng)調(diào)試··················

22、;·····················10</p><p>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)··········&#

23、183;······························10</p><p>　　參考文獻(xiàn)·&

24、#183;····································

25、;······11</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　在城鎮(zhèn)街道的十字交叉路口，為了保證交通秩序和行人安全，一般在每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號燈，其中紅燈亮，表示該條道路禁止通行；黃燈亮表示該條道路上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行；綠燈亮表示該條

26、道路允許通行。交通燈控制電路自動(dòng)控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮各種車輛和行人安全通行，實(shí)現(xiàn)十字路口交通管理的自動(dòng)化。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)軟件部分</b></p><p>　　2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</p><p>　　2.1.1課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　A 滿足順序工作流程：南北

27、綠燈亮、東西紅燈亮，占20S，南北黃燈亮、東西紅燈亮，占4S，南北紅燈亮、東西綠燈亮，占20S，南北紅燈亮、東西黃燈亮，占4S。</p><p>　　B 他們的工作方式，有些必須是并行進(jìn)行的。南北綠，東西紅。南北黃，東西紅。南北紅，東西綠。南北紅，東西黃。</p><p>　　C 十字路口要有數(shù)字顯示，作為事件提示，一邊人們直接的把握事件。</p><p>　　D

28、可以手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)控制，夜間為黃燈閃耀。</p><p>　　E 滿足兩個(gè)方向的工作時(shí)序：既東西方向亮紅燈事件應(yīng)等于南北方向亮黃、綠燈時(shí)間之和，南北方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于東西方向亮黃、綠燈時(shí)間之和。</p><p>　　F 倒計(jì)時(shí)的方法，數(shù)字顯示當(dāng)前信號的剩余時(shí)間，提醒行人和司機(jī)。</p><p>　　G 信號燈的時(shí)間分別可調(diào)，以適應(yīng)不同路口，不同路段交通流量的需求&

29、lt;/p><p>　　2.1.2 課程設(shè)計(jì)要求</p><p>　　A 單電源5V 供電</p><p>　　B 南北、東西干道輪流通行由LED顯示，計(jì)時(shí)又?jǐn)?shù)碼管控制</p><p>　　C 實(shí)現(xiàn)功能所用的器件的成本低，數(shù)量少為最佳</p><p>　　D 設(shè)計(jì)電路要優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中包括原理圖和PCB圖設(shè)計(jì)</p&g

30、t;<p>　　E PCB板才用單面板，尺寸為 10*15CM</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)分析</b></p><p>　　交通信號燈分別控制兩交叉道路之間車輛行駛的時(shí)間，需要具有倒計(jì)時(shí)的功能，并且當(dāng)時(shí)間讀秒結(jié)束后需要重新開始倒計(jì)時(shí)，此時(shí)紅綠黃燈需要與之對應(yīng)轉(zhuǎn)換。當(dāng)這二者同時(shí)開始工作時(shí)，交通信號燈才能達(dá)到真正的目的。</p>&

31、lt;p>　　(1)南北道綠燈亮，東西道紅燈亮。東西道禁止通行，綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔20s時(shí)，轉(zhuǎn)到下一個(gè)工作狀態(tài)。</p><p>　?。?）南北道黃燈亮，東西道紅燈亮。東西道禁止通行，黃燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔4s時(shí)，轉(zhuǎn)到下一個(gè)工作狀態(tài)。</p><p>　?。?）南北道紅燈亮，東西道黃燈亮。南北道禁止通行，東西道的黃燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔4s時(shí)轉(zhuǎn)到下一個(gè)狀態(tài)。</p>&

32、lt;p>　?。?）南北道紅燈亮，東西道綠燈亮。南北道禁止通行，東西道上的車輛允許通過綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔20s時(shí)，電路有轉(zhuǎn)到第一種工作狀態(tài)。</p><p>　　交通燈的以上四種狀態(tài)是由控制器的移位寄存器74LS164芯片和一些門電路來進(jìn)行控制的，具體介紹見后續(xù)控制器功能說明。</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><

33、;p>　　交通信號燈主要由控制器、定時(shí)器、譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時(shí)器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號源，譯碼器輸出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)信號燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)器和譯碼器的工作。</p><p>　　秒脈沖發(fā)生器提供信號源發(fā)送給計(jì)時(shí)器與控制器，又信號源通過可逆計(jì)數(shù)器傳達(dá)到譯碼器，之后由數(shù)碼管顯示出數(shù)字，從而實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能。秒脈沖發(fā)生器的另一

34、組信號源通過反相器、位移寄存器、雙D觸發(fā)器、與門連接到達(dá)發(fā)光二極管，顯示出紅黃綠三種燈的變換過程。三種燈的真值表如表1所示</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件部分</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　

35、　如圖1所示</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　3.2單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1秒脈沖發(fā)生器</p><p>　　以555定時(shí)器接外接電路形成多謝振蕩器，發(fā)出頻率為1Hz的脈沖信號，用作計(jì)數(shù)器及D觸發(fā)器的clk信號。5

36、55定時(shí)器引腳圖如圖2所示，</p><p>　　脈沖頻率公式：f=1.43／（R1+2R2）C</p><p>　　要使f=1Hz，可選擇R1=55K，R2=47K，C=10μF，形成電路圖如圖3所示。</p><p>　　圖2 圖3</p><p>　　3.2.2計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)<

37、;/p><p>　　用74ls163為計(jì)數(shù)器，74ls163為四位的二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。要產(chǎn)生24秒的清零信號TL及4秒的清零信號TY，需將輸出分別接成24及4的輸出，由控制電路產(chǎn)生并選擇清零信號ST。74ls163引腳圖如圖4所示，計(jì)數(shù)電路如圖5所示。</p><p>　　圖4 圖5</p>

38、<p>　　3.2.3控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　用一個(gè)雙數(shù)據(jù)選擇器74ls153對TL及TY信號進(jìn)行選擇，輸出控制清零信號ST；另一個(gè)74ls153與一個(gè)雙D觸發(fā)器74ls74相接，形成控制亮燈信號Q1、Q0。74ls153、74ls74引腳圖如圖5、6所示。</p><p>　　圖6 </p>

39、<p><b>　　圖5</b></p><p>　　3.2.4顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示電路由6個(gè)發(fā)光二極管與一個(gè)與2門芯片74LS08構(gòu)成形成紅綠黃燈之間的轉(zhuǎn)換，</p><p><b>　　顯示電路如圖7所示</b></p><p><b>　　圖7<

40、;/b></p><p>　　3.2.5數(shù)碼管顯示的設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)是由74LS163給出的信號，經(jīng)過CD4543后在數(shù)碼管上產(chǎn)生數(shù)字，從而達(dá)到計(jì)數(shù)的目的CD4543的引腳圖、數(shù)碼管的電路圖如圖8、圖9所示</p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　圖9&

41、lt;/b></p><p>　　3.2.6設(shè)計(jì)總原理圖</p><p><b>　　3.3 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試 主要用到烙鐵、萬用表、工具刀等工具。</p><p>　　A、用砂紙打磨板子，將圖紙完全包裹住板子，圖紙印到板子上后，檢查板子上有沒有印錯(cuò)的地方，用工具刀將其割開。</

42、p><p>　　B、檢查完印好的板子后開始腐蝕板子，腐蝕板子時(shí)搖晃腐蝕液，充分與板子接觸進(jìn)行腐蝕，腐蝕完成后在檢查板子看看有沒有什么錯(cuò)的地方。</p><p>　　C、腐蝕完成后，繼續(xù)進(jìn)行打孔工作，用機(jī)器進(jìn)行手工打孔，對準(zhǔn)焊盤中心打孔，注意不要將孔打偏，以免在今后工作中插入芯片時(shí)不方便，孔打偏可能造成焊盤損壞，導(dǎo)致無法焊接。</p><p>　　D、打完孔后將之前印在板

43、子上的墨汁用砂紙去污粉清除，清除墨汁時(shí)候砂紙打磨不應(yīng)太過用力，以免砂紙將銅線打磨斷。</p><p>　　E、清除完墨汁用用萬用表在板子上進(jìn)行檢查，檢查相鄰兩個(gè)孔之間是否存在短路，作出記號，用短接線相連。</p><p>　　F、在印有銅線上的一面刷上松香水，均勻刷在板子上，等松香水完全干燥，刷松香水可能會(huì)將之前打過的孔堵住，用鑷子或者錐子將孔通開。</p><p>

44、;　　G、將做好的板子上插上芯片，各種原件，進(jìn)行焊接，焊接過程要小心，板子焊盤之間間隔小，容易發(fā)生連焊，插裝芯片原件時(shí)候注意正負(fù)極性，以及芯片引腳位置</p><p>　　H、板子焊完過后，通入5V電源，檢驗(yàn)板子是否能正常工作，如果不能進(jìn)行正常工作，及時(shí)檢查各原件插裝是否正確，芯片是否在焊接時(shí)候損害，用萬用表檢查是否出現(xiàn)短路。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)或結(jié)論<

45、;/b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)主要鍛煉了我們自己實(shí)際操作的能力，讓我們走出了書本上的理論，從實(shí)踐中進(jìn)一步的了解到理論內(nèi)容。本次課程設(shè)計(jì)，遇到了幾個(gè)難點(diǎn)，第一個(gè)就是用電腦畫原理圖,PCB板圖。連線出錯(cuò)、引腳畫法出錯(cuò)、對芯片不夠了解出錯(cuò)。最記憶猶新的就是畫原理圖，對芯片不夠了解在畫圖時(shí)候少畫了VCC和GND的引腳，之后同學(xué)看過之后和我提出這個(gè)問題，自己開始修改不過還好的是這個(gè)問題很容易解決，看著自己

46、圖片畫完之后，沾沾自喜，結(jié)果第二個(gè)問題出現(xiàn)了，這些器件中沒有單獨(dú)出來的與門，與非門，還有三輸入與門的電路原件，所以那些畫出來的與門，與非門，三輸入與門，全部要換成芯片，換成芯片后自然圖又要改，又開始改圖的連線，等改完之后，開始進(jìn)行封裝，封裝時(shí)候又出現(xiàn)了一個(gè)問題，也是芯片上的問題，當(dāng)初畫芯片引腳時(shí)候是看著什么簡單就怎么來，沒有按照給出的芯片引腳圖來畫，所以除了NE555 74LS04 74LS08以外，其他全部要改，又從新改了一遍引腳數(shù)據(jù)

47、，改完之后連線上自然也就又出現(xiàn)問題，開始對連線修改，最后才化成最終的原理圖，前后折騰了4天，周一才把圖交上去，這次原理圖讓我學(xué)到了很多東西，也懂得了很多東西，對于元器件的功能，作用</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)讓我大致掌握了555諧振電路脈沖產(chǎn)生、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)選擇器、D觸發(fā)器、編碼器、多輸入與門、多非門、多與門芯片的原理及具體組合應(yīng)用。</p><p>　　總結(jié)下來，覺得最能學(xué)東

48、西的是在找錯(cuò)誤的過程中，通過電路接電源后的現(xiàn)象查出其中出錯(cuò)的原因并加以改正，不懂的就跟其他人一起商討，特別是當(dāng)自己一手畫圖、作圖、印板、腐蝕、打孔、洗墨、刷松香水、插裝芯片，焊好之后電路成功那一刻那種成就感真的很爽，很滿足，這是一次很有意義的課程設(shè)計(jì)！很感謝這一次課程設(shè)計(jì)，讓我從這次課程設(shè)計(jì)中更深刻的了解到我們這個(gè)專業(yè)以后的作用，以后能干什么，能用書本上的知識做出什么。</p><p><b>　　參考

49、文獻(xiàn)</b></p><p>　　康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分；華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組編 5版 高等教育出版社，2006.1</p><p>　　康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分；華中理工大學(xué)電子學(xué)教研室編 4版 高等教育出版社，1999.6</p><p>　　康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分；華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組編 5版 高等教育出版社，2