交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著我國(guó)城市化建設(shè)的發(fā)展，人民的生活水平日漸提高，越來(lái)越多的汽車(chē)進(jìn)入了尋常老百姓的家庭，再加上政府大力發(fā)展公交車(chē)、出租車(chē)，使得道路上車(chē)輛越來(lái)越多，許多大城市如北京、上海、南京等均出現(xiàn)了道路交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況。因此，自80年代后期以來(lái)，很多城市紛紛擴(kuò)建城市道路，在道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量

2、的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)道路的系統(tǒng)研究和控制，擴(kuò)建道路并沒(méi)有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市道路多十字路口、多交叉的特點(diǎn)，也決定了城市道路的交通狀況必然受這種路況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的多車(chē)道城市道路，緩解城區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門(mén)亟待解決的主要問(wèn)題。在這種情況下，道路交通信號(hào)燈開(kāi)始發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，并已成為交管部門(mén)管理交通的重要工具之一。</p>&l

3、t;p><b>　　正文</b></p><p><b>　　1.緒論</b></p><p><b>　　1.1選題的背景</b></p><p><b>　　1.1.1課題目的</b></p><p>　　本課題是設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制電路，通過(guò)

4、本設(shè)計(jì)了解掌握交通信號(hào)燈控制電路的工作原理，進(jìn)而研究電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)方法。</p><p>　　通過(guò)對(duì)交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試，熟練掌握各種電子測(cè)量?jī)x器、儀表的正確使用方法，熟悉掌握數(shù)字邏輯電路原理及各類(lèi)型數(shù)字單元電路的工作原理、電路形式、調(diào)試方法、整機(jī)電路統(tǒng)調(diào)技巧等方面知識(shí)；同時(shí)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果的理論分析，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的工作能力，對(duì)加強(qiáng)數(shù)字邏輯電路原理與技術(shù)方法的掌握，得到全面的、系統(tǒng)的訓(xùn)

5、練，為今后從事本專(zhuān)業(yè)工作奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1.1.2課題意義</b></p><p>　　在現(xiàn)代城市中，人口和汽車(chē)日益增長(zhǎng)，市區(qū)交通也日益擁擠，人們的安全問(wèn)題也日益重要。因此，紅綠交通信號(hào)燈成為交管部門(mén)管理交通的重要工具之一。有了交通燈人們的安全出行有了很大的保障。</p><p>　　自從交通燈誕生以來(lái)，其內(nèi)部

6、的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)，設(shè)計(jì)方法也開(kāi)始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。尤其是近幾年來(lái)，隨著電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子電路分析和設(shè)計(jì)方法有了很大的改進(jìn)，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化也已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可缺少的工具和手段，這些為交通燈控制電路的設(shè)計(jì)提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1.2發(fā)展史 </b></p><p>　　早在1850年，城市

7、交叉口處不斷增長(zhǎng)的交通就引發(fā)了人們對(duì)安全和擁堵的關(guān)注。第一次對(duì)交叉路口交通的控制嘗試起源于1868年英國(guó)倫敦，當(dāng)時(shí)由警察手工輪流變換指揮用的旗幟，當(dāng)時(shí)的控制指令可以稱(chēng)之為旗語(yǔ)。這種控制方式在1908年傳到美國(guó)紐約，并且很快在全國(guó)傳播開(kāi)來(lái)。城市電氣化的發(fā)展導(dǎo)致了1914年在俄亥俄州的克利夫蘭市出現(xiàn)了第一臺(tái)電力驅(qū)動(dòng)的交通信號(hào)燈。1919年，紐約市開(kāi)始把手動(dòng)指揮的旗子換成了電機(jī)控制的信號(hào)燈。在1923年，Garrett Morgan申請(qǐng)專(zhuān)利M

8、organ交通信號(hào)燈，后來(lái)賣(mài)給了通用電氣公司。到1932年，在布魯克林市Parkside大街上的最后一個(gè)手動(dòng)控制的旗子也被電機(jī)控制信號(hào)燈取代。從1920年到1970年近50年的時(shí)間里，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)燈占據(jù)了交通信號(hào)控制系統(tǒng)的主要市場(chǎng)。周期長(zhǎng)度是通過(guò)安裝合適的齒輪來(lái)進(jìn)行保證的，通過(guò)在一個(gè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)上插入銷(xiāo)子來(lái)把周期分成不同的時(shí)間間隔。為了適應(yīng)交通變化的需要，這種劃分時(shí)間的方式被稱(chēng)為“三個(gè)時(shí)段”劃分法。同時(shí)為了保證相鄰的交叉口能夠在一個(gè)交通信

9、號(hào)系統(tǒng)中以預(yù)計(jì)的信號(hào)周期、綠信比和相位差下工作，一種“七條線纜”連接的方式發(fā)展起來(lái)，以使相鄰的電機(jī)驅(qū)</p><p><b>　　2．總體方案</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)任務(wù)</b></p><p>　　2.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)

10、，控制車(chē)輛安全快速的通過(guò)。</p><p>　　2.1.2 基本要求</p><p>　　為了確保車(chē)輛安全快速的的通行，在十字交叉路口的每個(gè)入口處設(shè)置紅，綠，黃三種信號(hào)燈，并安裝數(shù)字時(shí)間顯示，來(lái)達(dá)到下列的基本要求：</p><p>　　1 紅燈表示禁止通行，綠燈表示允許通行，黃燈亮表示未通過(guò)的車(chē)輛禁止通行；</p><p>　　2 主干道、支

11、干道交替通行，每次通行時(shí)間為40秒；</p><p>　　3每次綠燈變紅燈時(shí)，黃燈先亮 5 秒（此時(shí)另一干道上的紅燈不變）；</p><p>　　4十字路口有數(shù)字顯示，以方便人們直觀把握時(shí)間。時(shí)間顯示以秒為單位作減記數(shù)；</p><p>　　5黃燈亮?xí)r，另一干道紅燈按 1Hz 的頻率閃爍。</p><p><b>　　2.2方案選取

12、</b></p><p>　　2.2.1設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù)</p><p>　　交通信號(hào)燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類(lèi)別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字、丁字等交叉路口。它由控制電路進(jìn)行控制，并指導(dǎo)車(chē)輛和行人安全有序地通行。交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)方法很多，可由多種電路來(lái)構(gòu)成，如數(shù)字邏輯電路，單片機(jī)電路，繼電器接觸器電路等。在本設(shè)計(jì)中，

13、采用數(shù)字邏輯電路控制系統(tǒng)，與其它兩種電路相比，該電路具有價(jià)格低，設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單，元件少，體積小，穩(wěn)定性好，可靠性高的特點(diǎn)。因此，在很多城市的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)中，均采用數(shù)字邏輯電路。</p><p>　　2.2.2 方案比較</p><p>　　我國(guó)目前各大、中城市都更新替換了原始的交通信號(hào)燈，即不僅有燈的轉(zhuǎn)換，而且增加了計(jì)時(shí)系統(tǒng)，為廣大群眾行駛提供了方便。</p><p

14、>　　交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)方法很多，可由多種電路來(lái)構(gòu)成，我們這里提供三種方案供選擇：</p><p>　　方案1：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)控制方案</p><p>　　單片機(jī)是核心控制元件，包括微處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出口及其他功能部件。它們通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接起來(lái)。通過(guò)輸入/輸出口線與外部設(shè)備及外圍芯片相連。硬件電路較為簡(jiǎn)單，主要用軟件來(lái)控制，控制方式靈活多樣，并可利用中斷等方式通過(guò)

15、程序方便的實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)。它的特點(diǎn)是用軟件設(shè)計(jì)替代了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比。但在設(shè)計(jì)時(shí)硬件和軟件均要設(shè)計(jì)，抗干擾性能差，不通用，并且需要有接口電路與之配套，價(jià)格中等，制造較難，維修亦較難。 </p><p>　　方案2：繼電器接觸器控制方案</p><p>　　繼電接觸式控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又稱(chēng)為斷續(xù)控制系統(tǒng)。雖然這種系

16、統(tǒng)也具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)容易、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但這種控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是采用固定接線方式，接線多，靈活性差，工作頻率低，觸電易損壞，可靠性差。</p><p>　　方案3：數(shù)字邏輯電路控制方案</p><p>　　數(shù)字邏輯電路控制系統(tǒng)主要由各種邏輯元件構(gòu)成，包括計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器以及各種門(mén)電路，硬件設(shè)計(jì)思路非常簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，元件少，體積小，穩(wěn)定性好，可靠性和性?xún)r(jià)比都很高。難點(diǎn)在于電路

17、的連線復(fù)雜，維護(hù)起來(lái)比較困難。</p><p>　　2.2.3 方案確定</p><p>　　根據(jù)前面的方案比較，最后選取方案3（數(shù)字邏輯電路控制方案）。</p><p><b>　　2.3 系統(tǒng)可行性</b></p><p>　　前面幾小節(jié)，從方案的選取到方案的論證，從各方案的具體比較篩選到選定方案所遇到的關(guān)鍵技術(shù)及所

18、使用的解決方法，從多個(gè)方面對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行全方位的論證考驗(yàn)；理論值上對(duì)參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行再三推算、對(duì)設(shè)計(jì)思想進(jìn)行再三推敲，實(shí)踐上用電子測(cè)量?jī)x器對(duì)部分電路進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，綜合各數(shù)據(jù)結(jié)果證明該設(shè)計(jì)系統(tǒng)性能穩(wěn)定可行。</p><p><b>　　3．系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>

19、　　譯碼、顯示主道信號(hào)燈支道信號(hào)燈</p><p>　　減法計(jì)數(shù)器狀態(tài)譯碼器紅燈閃爍控制</p><p>　　置數(shù)控制狀態(tài)控制器秒脈沖發(fā)生器</p><p>　　圖 3-1 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　3.2系統(tǒng)工作原理</b></p><p>　　交通信

20、號(hào)燈控制系統(tǒng)主要由狀態(tài)控制器，狀態(tài)譯碼器，秒脈沖發(fā)生器以及減法計(jì)數(shù)器組成。狀態(tài)控制器主要用于記錄和控制十字路口交通燈的工作狀態(tài)，它產(chǎn)生控制信號(hào)，通過(guò)狀態(tài)譯碼器譯碼后，分別點(diǎn)亮相應(yīng)的信號(hào)燈；秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生該系統(tǒng)的時(shí)基脈沖信號(hào)，通過(guò)減法計(jì)數(shù)器對(duì)秒脈沖減記數(shù)，達(dá)到控制每一種工作狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的目的；減記數(shù)到零時(shí)，產(chǎn)生回零脈沖使?fàn)顟B(tài)控制器完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換，同時(shí)狀態(tài)譯碼器根據(jù)系統(tǒng)的下一個(gè)工作狀態(tài)決定計(jì)數(shù)器下一次減計(jì)數(shù)的初始值；減法計(jì)數(shù)器的狀態(tài)經(jīng) BC

21、D 譯碼器譯碼后，由數(shù)碼管顯示。在黃燈亮?xí)r，狀態(tài)譯碼器將秒脈沖引入紅燈控制電路，使紅燈閃爍。</p><p>　　3.3系統(tǒng)各功能模塊</p><p>　　3.3.1狀態(tài)控制器</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通燈順序工作狀態(tài)流程圖如下圖 3-2所示：</p><p>　　圖 3-2 交通信號(hào)燈順序工作流程圖</p>&l

22、t;p>　　兩方向車(chē)道的交通燈的運(yùn)行狀態(tài)共有4種，如圖3-3所示</p><p>　　信號(hào)燈狀態(tài)與車(chē)道運(yùn)行狀態(tài)如下：</p><p>　　S0：支干道車(chē)道的綠燈亮，車(chē)道通行；主干道車(chē)道的紅燈亮，車(chē)道禁止通行</p><p>　　S1：支干道車(chē)道的黃燈亮，車(chē)道緩行；主干道車(chē)道的紅燈亮，車(chē)道禁止通行</p><p>　　S2：支干道車(chē)道的紅

23、燈亮，車(chē)道禁止通行；主干道車(chē)道的綠燈亮，車(chē)道通行</p><p>　　S3：支干道車(chē)道的紅燈亮，車(chē)道禁止通行；主干道車(chē)道的黃燈亮，車(chē)道通行</p><p>　　其狀態(tài)編碼及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖 3-4 所示</p><p>　　圖 3-4 交通信號(hào)燈狀態(tài)裝換圖</p><p>　　顯然，這是一個(gè)二位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。在這里，我們采用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器

24、CD4029 作為中心元件構(gòu)成狀態(tài)控制器。電路如下圖所示：</p><p>　　CD4029 可實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制/十進(jìn)制的可進(jìn)位、可預(yù)置的加/減計(jì)數(shù)。它由 B/D 端控制二/十進(jìn)制計(jì)數(shù)，當(dāng)B/D 端為高電位（即為 1）時(shí)，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)；相反為十進(jìn)制計(jì)數(shù)。由U/D 端控制其加/減計(jì)數(shù)，當(dāng)此端為高電位（1）時(shí)，為加計(jì)數(shù)；反之，為減計(jì)數(shù)。由 PSE 端控制是否預(yù)置初始數(shù)，當(dāng)此端為高電位時(shí)，為有預(yù)置數(shù)；為低電位時(shí)，不預(yù)置初始

25、數(shù)。它的 CO 端的輸出為借位輸出，CI 端的輸出為進(jìn)位輸出。</p><p>　　3.3.2狀態(tài)譯碼器</p><p>　　主、支干道上的紅、黃、綠信號(hào)燈的狀態(tài)主要取決于狀態(tài)控制器的輸出狀態(tài)。它們之間的關(guān)系見(jiàn)如下真值表。信號(hào)燈的狀態(tài)，“1”表示燈亮，“0”表示燈滅。</p><p>　　根據(jù)真值表，可求出交通信號(hào)燈邏輯函數(shù)表達(dá)式為：</p><

26、p>　　G=1：主干道車(chē)道綠燈亮</p><p>　　Y=1：主干道車(chē)道黃燈亮</p><p>　　R=1：主干道車(chē)道紅燈亮</p><p>　　g=1：支干道車(chē)道綠燈亮</p><p>　　y=1：支干道車(chē)道黃燈亮</p><p>　　r=1：支干道車(chē)道紅燈亮</p><p>　　在這里

27、選擇半導(dǎo)體發(fā)光二級(jí)管模擬交通燈，由于門(mén)電路的帶灌電流能力一般比帶拉電流的能力強(qiáng)，要求門(mén)電路輸出地電平時(shí)，點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管。</p><p>　　狀態(tài)譯碼電路組成如圖</p><p>　　圖 3-5交通燈狀態(tài)譯碼電路</p><p>　　由譯碼器真值表中看出，黃燈亮?xí)rQ1必為高電平；而紅燈點(diǎn)亮信號(hào)與 Q1無(wú)關(guān)?，F(xiàn)利用 Q1信號(hào)來(lái)控制一個(gè)三態(tài)門(mén)電路 74LS245

28、，當(dāng) Q1 為高電平時(shí)，將秒信號(hào)脈沖引入到驅(qū)動(dòng)紅燈的與非門(mén)的輸入端，使紅燈在黃燈亮其間閃爍；反之將其隔離。紅燈信號(hào)不受黃燈信號(hào)的影響。</p><p>　　3.3.3定時(shí)及顯示系統(tǒng)</p><p>　　交通燈控制系統(tǒng)要有一個(gè)能自動(dòng)裝入不同定時(shí)時(shí)間的定時(shí)器，以完成40秒和5秒的定時(shí)任務(wù)。該定時(shí)器由兩片 CD4029 構(gòu)成的二位十進(jìn)制可預(yù)制減法計(jì)數(shù)器完成；定時(shí)狀態(tài)由兩片74LS48 和兩只 L

29、ED 數(shù)碼管對(duì)減法計(jì)數(shù)器進(jìn)行譯碼顯示；預(yù)置到減法計(jì)數(shù)器的時(shí)間常數(shù)通過(guò)三片8路雙向三態(tài)門(mén)74LS245 來(lái)實(shí)現(xiàn)。三片 74LS245 的輸入數(shù)據(jù)分別接入 40和5 兩個(gè)不同的數(shù)字，任一輸入數(shù)據(jù)到減法計(jì)數(shù)器的置入由狀態(tài)譯碼器的輸出信號(hào)來(lái)控制不同 74LS245 的選通信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如：當(dāng)狀態(tài)控制器在 S1(Q2Q1=01)或在 S3(Q2Q1=11)時(shí)，要求減法計(jì)數(shù)器按初值 5 開(kāi)始記數(shù)，故采用 S1、S2 為邏輯變量而形成的控制信號(hào) Q1

30、 去控制輸入數(shù)據(jù)接數(shù)字 5 的74LS245 的選通信號(hào)。由于 74LS245 選通信號(hào)要求低電平有效，故 Q1 經(jīng)一級(jí)反向器后輸出接相應(yīng)的 74LS245 的選通信號(hào)。同理，輸入數(shù)據(jù) 40 的三態(tài)門(mén)74LS245 的選通信號(hào)用主干道綠燈信號(hào)與輔助控制器的主干道有人控制信號(hào)的或輸出來(lái)控制。所設(shè)計(jì)的定時(shí)系統(tǒng)電路圖見(jiàn)下圖 3-6 所示</p><p>　　圖 3-6交通燈定時(shí)及顯示電路</p><

31、;p>　　譯碼顯示電路由兩片 74LS248 芯片（譯碼）、兩片 CD4029 芯片（減計(jì)數(shù)）、三片 74LS245 芯片（預(yù)置數(shù)）和兩個(gè) LED（共陰極，顯示時(shí)間）組成 。同時(shí)，在本系統(tǒng)中，應(yīng)用短導(dǎo)線將控制板的信號(hào)引至顯示板上。74LS48 驅(qū)動(dòng)能力有限，故實(shí)際用8個(gè)74LS48 驅(qū)動(dòng)?xùn)|西南北四個(gè)方向共 8 個(gè) LED數(shù)碼管。74LS245只能為提供初始數(shù)用，它由三態(tài)門(mén)電路封裝而成，當(dāng)控制端為低電位時(shí)，初始化數(shù)值為事先設(shè)置好的數(shù)

32、值。</p><p>　　3.3.4秒信號(hào)產(chǎn)生器</p><p>　　秒信號(hào)產(chǎn)生器的電路是利用 555 定時(shí)器組成的秒信號(hào)發(fā)生器。NE555 芯片有單穩(wěn)態(tài)電路功能，可發(fā)生方波信號(hào)，可適當(dāng)?shù)倪x擇電阻、電容，使其輸出信號(hào)的周期為 1 秒。</p><p>　　圖 3-7 秒信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　本電路輸出脈沖的周期為 ：</p&g

33、t;<p>　　T=0.7*(R1+2*R2)*C，</p><p>　　若 T=1s，令 C=10μF,R1=39kΩ，則R2=51k Ω。</p><p>　　3.4系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　4.系統(tǒng)電路板裝配與焊接</p><p><b>　　4.1引言</b></p><

34、;p>　　對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行原理設(shè)計(jì)之后，就應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)原理畫(huà)出系統(tǒng)的原理圖、裝配電路板并用電路板進(jìn)行焊接，本設(shè)計(jì)用萬(wàn)用實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行焊接。</p><p><b>　　4.2裝配電路板</b></p><p>　　電子產(chǎn)品的電氣連接，是通過(guò)對(duì)元器件、零部件的裝配與焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 安裝與連接是按照設(shè)計(jì)要求制造電子產(chǎn)品的主要操作環(huán)節(jié)。應(yīng)該說(shuō)，和電子工程技術(shù)的其它內(nèi)容比較起來(lái)，

35、安裝與連接的技術(shù)并不復(fù)雜，因此往往不受重視。 但是，產(chǎn)品的裝配過(guò)程是否合理，焊接質(zhì)量是否可靠。對(duì)整機(jī)性能的影響是很大的，也許你聽(tīng)說(shuō)過(guò)，一些精密復(fù)雜的儀器因?yàn)橐粋€(gè)焊點(diǎn)的虛焊，一個(gè)螺釘?shù)乃蓜?dòng)而不能正常工作，甚至由于搬運(yùn)，振動(dòng)使某個(gè)部件脫落造成整機(jī)報(bào)廢，所以，掌握正確的安裝工藝與連接技術(shù)，對(duì)于電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研制、使用和維修都具有重要的意義。</p><p>　　4.2.1雙列直插式集成電路的安裝</p>

36、<p>　　根據(jù)集成電路不同的封裝方式。安裝也有不同的方法和要求。在集成電路中。以塑料雙列直插式（DIP）和塑料功率電路（TO-220）兩種應(yīng)用較為常見(jiàn)。DIP器件一般采用專(zhuān)用插座進(jìn)行安裝，裝配和焊接的規(guī)范程度，主要取決于印制板設(shè)計(jì)，制造的精度，因此比較容易掌握。當(dāng)然，這種集成電路也能直接插焊在印刷電路板上，直接插焊法雖然犧牲了可更換性，但卻增加了可靠性并降低了成本，采用插座雖然方便。但要花費(fèi)購(gòu)買(mǎi)插座的錢(qián)，并且接觸的可靠性較

37、差。</p><p>　　4.2.2元器件的裝插</p><p>　　元件在印刷電路板的固定，可分為臥式和立式兩種。為使元件在印刷電路板上裝配排列整齊并便于焊接。在安裝前通常采用手工和專(zhuān)用機(jī)械把元器件引線彎曲成一定的形狀，按照板上元件孔位的尺寸要求，使彎曲成型的引線能方便的插入焊孔內(nèi)。為了避免損壞元件，必須注意：</p><p>　　1.引線彎曲的最小半徑不得小于引

38、線直徑的2倍，不能打死彎。</p><p>　　2.引線彎曲處距元器件本體至少在2MM以上，絕對(duì)不能從引線的根部開(kāi)始彎折，裝配時(shí)，應(yīng)該先安裝那些需要機(jī)械固定的元件。如功率器件的散熱器、支架、夾子等，然后再安裝靠焊接固定的元件。</p><p>　　各種元件的安裝，應(yīng)該使它們的標(biāo)記（用色碼或字符標(biāo)住的數(shù)值、精度等）朝上或朝著易于辨認(rèn)的方向，并且注意標(biāo)記的讀數(shù)方向一致（從左到右或從上到下）；臥

39、式安裝的元件，盡量使兩端引線的長(zhǎng)度相對(duì)對(duì)稱(chēng)，把元件放在兩孔中央，排列要整齊。有極性的元件，裝插時(shí)要注意方向正確。</p><p><b>　　4.3焊接</b></p><p>　　焊接是制造電子產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)。如果沒(méi)有相應(yīng)的工藝質(zhì)量保證，任何一個(gè)設(shè)計(jì)精良的電子裝置都難以達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。在科研開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)研制、技術(shù)革新的過(guò)程中，不可能也沒(méi)有必要采用自動(dòng)設(shè)備，所以經(jīng)常需要進(jìn)

40、行手工裝焊。本設(shè)計(jì)選用功率為30W的電烙鐵。功率過(guò)低焊接所需時(shí)間較長(zhǎng)且容易發(fā)生虛焊，功率過(guò)高焊接不好控制。焊接開(kāi)始先將主要的元件焊接好，如芯片底座、放大管等，再將電阻電容等元件固定好再進(jìn)行焊接。</p><p>　　4.3.1焊錫必須具備的條件</p><p>　　1.焊件必須有良好的可焊性；</p><p>　　2.焊件表面必須保持清潔；</p>

41、<p>　　3.要使用合適的助焊劑；</p><p>　　4.焊件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟取?lt;/p><p>　　4.3.2有機(jī)注塑元件的手工焊接</p><p>　　現(xiàn)在，大量的各種有機(jī)材料廣泛應(yīng)用在電子元器件。零部件的制造中，這些材料通過(guò)注塑工藝可以被制成各種形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)精密的開(kāi)關(guān)和接插件等， 成本低，精度高，使用方便，但最大的弱點(diǎn)是不能承受高溫，在對(duì)這類(lèi)元

42、件的電氣接點(diǎn)施焊時(shí)，如果不注意加熱時(shí)間，極容易造成塑性變形，導(dǎo)致零件失效或降低性能，造成故障隱患。</p><p><b>　　正確的焊接方法是：</b></p><p>　　1.在元件預(yù)處理時(shí)盡量清理好接點(diǎn)，一次鍍錫成功特別是將元件放在錫鍋中浸鍍時(shí)，更要掌握好浸入深度和時(shí)間；</p><p>　　2.焊接時(shí)，烙鐵頭要修整的尖一些，以便在焊接時(shí)

43、不碰到相鄰接點(diǎn)；</p><p>　　3.非必要時(shí)，盡量不使用助焊劑；必須添加時(shí)，要盡量少用助焊劑，以防止浸入電接觸點(diǎn)；</p><p>　　4.烙鐵頭在任何地方上均不要對(duì)接線片施加壓力，避免接線片變形。</p><p>　　4.3.3其它元件的焊接</p><p><b>　　1電阻</b></p>&l

44、t;p>　　電阻采用常見(jiàn)的色環(huán)標(biāo)注阻值，即棕、紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫、灰、白、黑標(biāo)注，代表數(shù)字1、2、3、4、5、6、7、8、9、0，金色環(huán)代表電阻值誤碼差精度。例如，一電阻色環(huán)為紅、紫、紅、金，應(yīng)讀為272或讀為2700Ω（2K7）。誤差為±2%。應(yīng)用前，電阻阻值要用數(shù)字三用表檢測(cè)，檢查阻值是否正確。</p><p>　　焊接電阻時(shí)，要注意保持使電阻和電路板之間有一定的間距，以保證電阻有一定的散

45、熱空間。</p><p><b>　　2電容</b></p><p>　　電容器主要有瓷片電容和電解電容等。每種電容的電量均標(biāo)注在電容器表面，常見(jiàn)的標(biāo)注方式有xxμF、xxn或直接用數(shù)字標(biāo)注。</p><p>　　電解電容，一般容量范圍是1～4700μF。</p><p>　　瓷片電容，一般容量范圍是1pF～0.47μF

46、.</p><p>　　例如，有一電容，標(biāo)注值為10N，它的實(shí)際容量為0.01μF（1N=1000pF），同時(shí)也可以標(biāo)注為103，它的前兩位數(shù)為有效數(shù)，第三位數(shù)為有效零位數(shù)，即103=10000 pF，它和10N是等價(jià)的。</p><p>　　電容在焊接前，必須要經(jīng)過(guò)三用表測(cè)量，以保證電容沒(méi)有出現(xiàn)短路故障，然后再使用電容表測(cè)量其容量，確認(rèn)容量正確后再安裝使用。一般電容的容量精度為±

47、;5%為合格品。電解電容的容量誤差值一般要大一些，誤差值為±8%～±10%為合格品。焊接電容時(shí)，一般要求緊靠電路板焊接。</p><p><b>　　3二極管</b></p><p>　　二極管在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要是發(fā)光二級(jí)管（LED），使用前必須串接相應(yīng)的電阻進(jìn)行加電測(cè)試，確認(rèn)性能良好后才能焊接。</p><p>　　由于

48、二極管屬于PN結(jié)器件，它的結(jié)溫一般不允許超過(guò)175℃，否則將造成損壞，所以焊接時(shí)要注意盡量減少加熱時(shí)間，一般不得大于10s。</p><p><b>　　5．系統(tǒng)性能調(diào)試</b></p><p>　　1調(diào)試秒脈沖信號(hào)發(fā)生器。加電檢查線路，如能正常工作，即能輸出信號(hào)脈沖。</p><p>　　2調(diào)節(jié)狀態(tài)譯碼器、信號(hào)燈的工作，把已調(diào)節(jié)好的秒脈沖

49、信號(hào)接入控制器，使控制器開(kāi)始工作，檢查各信號(hào)燈是否正常工作（各信號(hào)燈的亮滅情況及交換次序，Q2、Q1 輸出是否為二位二進(jìn)制減記數(shù)關(guān)系），紅燈的閃爍是否正常。</p><p>　　3調(diào)節(jié)減法計(jì)數(shù)器和數(shù)字顯示系統(tǒng)，把秒脈沖信號(hào)直接接入減法計(jì)數(shù)器，檢查數(shù)字顯示是否正確（各個(gè)數(shù)字是否能正常顯示和顯示次序是否正確）。</p><p>　　4調(diào)節(jié)各置數(shù)器，把置數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器連接好，并接入秒脈沖信

50、號(hào)至減法計(jì)數(shù)器。把其中一個(gè)置數(shù)器的控制端接低電平另兩個(gè)置數(shù)器接高電平，看其置數(shù)是否正確，用同樣的方法檢查另外兩個(gè)置數(shù)器的置數(shù)。</p><p>　　6．系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析</p><p>　　了解一些常見(jiàn)的故障對(duì)于正確快速地調(diào)試系統(tǒng)是很有必要的。對(duì)這些故障的處理是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的綜合考驗(yàn)，它不但要求對(duì)硬件電路容易出現(xiàn)的故障有很好的了解，而且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更要有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)。下面按錯(cuò)誤類(lèi)

51、型來(lái)簡(jiǎn)單分析一下系統(tǒng)常見(jiàn)的一些故障，這節(jié)其實(shí)也是對(duì)前面的一些分析的總結(jié)。</p><p>　　1工藝錯(cuò)誤。焊接中出現(xiàn)的錯(cuò)誤有虛焊、漏焊、錯(cuò)焊等等，同時(shí)焊接技術(shù)對(duì)系統(tǒng)是否能夠調(diào)試成功有較大的影響，如在高速系統(tǒng)中，焊點(diǎn)有毛刺從而帶來(lái)系統(tǒng)分布電容過(guò)大，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的性能有較大的影響。</p><p>　　2不加電。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電源信號(hào)指示燈，若電源信號(hào)指示燈不亮，那么說(shuō)明系統(tǒng)的電源工作有

52、問(wèn)題。</p><p>　　3元器件錯(cuò)誤。這類(lèi)錯(cuò)中主要包括器件錯(cuò)焊、錯(cuò)插以及元器件已損壞等現(xiàn)象。在調(diào)試一個(gè)模塊的時(shí)候，我們要時(shí)刻注意元器件的情況，以避免元器件損壞。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)模塊中的某一個(gè)模塊的某個(gè)元器件過(guò)熱的時(shí)候，我們就應(yīng)對(duì)這個(gè)元器件進(jìn)行測(cè)試，是否損壞。</p><p>　　4設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。這類(lèi)錯(cuò)誤主要在設(shè)計(jì)的階段發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)方案精益求精，對(duì)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行反復(fù)推敲，以發(fā)現(xiàn)系

53、統(tǒng)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。當(dāng)然這類(lèi)錯(cuò)誤也可能在調(diào)試過(guò)程中才發(fā)現(xiàn)，若發(fā)現(xiàn)實(shí)際值跟理論值出現(xiàn)較大出入而又找不到其他的原因，這個(gè)時(shí)候就應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)原理再進(jìn)行分析。</p><p>　　5輸出的電平不穩(wěn)定。這種錯(cuò)誤也是常見(jiàn)的，有些對(duì)讀取的數(shù)據(jù)電平有一定的要求，當(dāng)不符合時(shí)就不能讀取，而且不易給發(fā)現(xiàn)，用電表很難判斷，這時(shí)往往需要加些門(mén)電路上去。</p><p><b>　　7．使用說(shuō)明</b>

54、</p><p><b>　　7.1概述</b></p><p>　　交通信號(hào)燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類(lèi)別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字、丁字等交叉路口。它由控制電路進(jìn)行控制，并指導(dǎo)車(chē)輛和行人安全有序地通行。本設(shè)計(jì)采用數(shù)字邏輯電路控制系統(tǒng)，硬件設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單，元件少，可靠性高，造價(jià)低廉。</p><

55、p>　　本使用說(shuō)明書(shū)包括有關(guān)的安全信息和警告提示等，請(qǐng)仔細(xì)閱讀有關(guān)內(nèi)容并嚴(yán)格遵守所有的警告和注意事項(xiàng)。</p><p><b>　　7.2器件檢查</b></p><p>　　打開(kāi)包裝盒取出器件，請(qǐng)仔細(xì)檢查下列附件是否缺少或損壞，如發(fā)現(xiàn)有任何一項(xiàng)缺少或損壞，請(qǐng)即與本人聯(lián)系。</p><p>　　*使用說(shuō)明書(shū) 一本</p&g

56、t;<p>　　*盒裝器件完整 一套</p><p><b>　　7.3 注意事項(xiàng)</b></p><p>　　1．本產(chǎn)品使用直流電源為5V電壓，切記不要使用其它量程來(lái)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　2．不要在高溫、高濕、易燃、易爆和強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境中存放或使用本器件。</p><p>　　3．請(qǐng)勿隨意改變器

57、件內(nèi)部以及外部接線，以免損壞器件。</p><p><b>　　7.4基本功能</b></p><p>　　1 紅燈表示禁止通行，綠燈表示允許通行，黃燈亮表示未通過(guò)的車(chē)輛禁止通行；</p><p>　　2 主干道、支干道交替通行，每次通行時(shí)間為40秒；</p><p>　　3每次綠燈變紅燈時(shí)，黃燈先亮 5 秒（此時(shí)另一干

58、道上的紅燈不變）；</p><p>　　4十字路口有數(shù)字顯示，以方便人們直觀把握時(shí)間。時(shí)間顯示以秒為單位作減記數(shù)；</p><p>　　5黃燈亮?xí)r，另一干道紅燈按 1Hz 的頻率閃爍。</p><p><b>　　7.5操作說(shuō)明</b></p><p>　　打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮。這時(shí)，主干道的綠燈亮，支干道的紅燈亮

59、。數(shù)碼顯示器從預(yù)置的40秒開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，每秒減1，減到5時(shí)，主干道的綠燈轉(zhuǎn)換為黃燈，這時(shí)支干道的紅燈則按 1Hz 的頻率閃爍，其余燈都不變。減到數(shù)1時(shí)，1秒后顯示器又轉(zhuǎn)換成預(yù)置的40秒，主干道的黃燈轉(zhuǎn)換為紅燈，支干道的紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈……如此循環(huán)下去。</p><p><b>　　8．系統(tǒng)設(shè)計(jì)展望</b></p><p>　　雖然這個(gè)系統(tǒng)基本地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，但是作

60、為一個(gè)系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)任務(wù)完成之后我依舊在思索，這個(gè)系統(tǒng)在什么地方還可以改進(jìn)呢？如果要將這個(gè)系統(tǒng)繼續(xù)完善的話，該如何繼續(xù)這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)呢？當(dāng)然成本就可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出原有的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)是交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)，但我們不應(yīng)該滿足于此。在現(xiàn)代及未來(lái)的交通管理中，對(duì)交通信號(hào)燈的要求也越來(lái)越高。對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的展望，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以利用傳感器來(lái)檢測(cè)十字路口的交通情況，然后自動(dòng)調(diào)整紅綠燈的顯示時(shí)間。這樣，便提高了交通系

61、統(tǒng)的效率，并能有效的減少堵車(chē)現(xiàn)象。</p><p><b>　　9．畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　在系領(lǐng)導(dǎo)和老師耐心的教誨和熱情的幫助下，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月來(lái)的努力奮戰(zhàn)，多次重復(fù)調(diào)試與改進(jìn)重要的環(huán)節(jié)，我終于把《交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)完成了。</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。

62、在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我總共想過(guò)兩個(gè)方案，另一個(gè)方案弄了幾天，結(jié)果總是實(shí)現(xiàn)不了題目的要求。所以我又花了兩周的時(shí)間做出這個(gè)方案，這個(gè)相對(duì)另一個(gè)方案比較簡(jiǎn)單，包括電路原理和連接，和芯片上的選擇。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程，經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情況，就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。所以這幾天不管是吃飯還是睡覺(jué)，腦子里總是想著如何解決這些問(wèn)題，如何想出更好的連接方法。不過(guò)說(shuō)來(lái)也奇怪，整天想

63、著這些問(wèn)題，腦子和身體卻一點(diǎn)都不會(huì)覺(jué)得累?；蛟S是那種渴望得到知識(shí)的欲念把疲勞趕到九宵云外去了吧！</p><p>　　做畢業(yè)設(shè)計(jì)同時(shí)其實(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完畢業(yè)設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就都迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，主要是因?yàn)闆](méi)有動(dòng)手實(shí)踐過(guò)吧！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)！&l

64、t;/p><p>　　由于本人學(xué)識(shí)有限,所以文中難免有疏漏和不足之處,請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正。</p><p><b>　　10．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 周力、 陳躍東、江明.城市智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2006年6月</p><p>　　[2] 潘永雄、沙河、劉向陽(yáng). 電子

65、線路CAD實(shí)用教程[J]．第二版. 西安電子科技大學(xué)出版社,2004 年</p><p>　　[3] 王成勇.智能交通燈控制系統(tǒng)[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2006年4月</p><p>　　[4] 謝自美. 電子線路綜合設(shè)計(jì)[M]. 華中科技大學(xué)出版社,2006年</p><p>　　[5] 王兆安、黃俊.電力電子技術(shù)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,2002

66、 年</p><p>　　[6] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)[M]. 高等教育出版社,1999年</p><p>　　[7] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(數(shù)字部分)[M]. 高等教育出版社, 2000年 </p><p>　　[8] 余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程[M].第二版. 高等教育出版社, 1999年</p><p&

67、gt;　　[9] 童詩(shī)白、華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第三版.高等教育出版社,2000年</p><p>　　[10] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第四版.高等教育出版社,1997年</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄1 所用主要元器件，見(jiàn)表1</p><p>　　表1 所用主要