數(shù)電課程設(shè)計報告--交通燈設(shè)計

1、<p>　　《交通燈定時控制系統(tǒng)的設(shè)計、制作》</p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p><b>　　班 級：</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　學(xué) 號：</b&

2、gt;</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p>　　2012年 11月 27 日</p><p>　　目 錄</p><p>　　一、 內(nèi)容摘要……………………………………………1</p><p>　　二、 設(shè)計內(nèi)容及要求……………………………………1&l

3、t;/p><p>　　三、 總設(shè)計原理…………………………………………1</p><p>　　四、 單元電路的設(shè)計……………………………………5</p><p>　　1、 脈沖發(fā)生器的設(shè)計………………………………5</p><p>　　2、 計數(shù)電路的設(shè)計…………………………………6</p><p>　　3、 控

4、制電路的設(shè)計…………………………………6</p><p>　　4、 顯示電路的設(shè)計…………………………………7</p><p>　　五、 設(shè)計總電路圖………………………………………8</p><p>　　六、 調(diào)試電路的主要儀器………………………………8</p><p>　　七、 設(shè)計過程中的問題及解決方案……………………8</

5、p><p>　　八、 心得體會……………………………………………9</p><p>　　九、 附錄…………………………………………………9</p><p>　　交通燈定時控制系統(tǒng)的設(shè)計、制作</p><p><b>　　一、內(nèi)容摘要：</b></p><p>　　在城鎮(zhèn)街道的十字交叉路口，為了保證

6、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；綠燈亮表示該條道路允許通行。交通燈控制電路自動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化。</p><p>　　二、設(shè)計內(nèi)容及要求：</p><p>　　設(shè)計一個

7、十字路口的交通燈定時控制系統(tǒng)，基本要求如下：</p><p>　　（1）甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，每次通行時間都設(shè)為25秒。</p><p>　?。?）每次綠燈變紅燈時，黃燈先亮5秒鐘，才能變換運(yùn)行車道。</p><p>　　（3）黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次。</p><p><b>　　選做擴(kuò)展功能：</

8、b></p><p>　　（4）十字路口有數(shù)字顯示燈亮?xí)r間，要求燈亮?xí)r間以秒為單位作減計數(shù)；</p><p>　?。?）要求通行時間和黃燈亮的時間均可在0~99s內(nèi)任意設(shè)定。</p><p><b>　　三、總設(shè)計原理：</b></p><p>　?。?）分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖</p><

9、;p>　　交通燈定時控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。它主要由控制器、定時器、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)中定時器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號源，譯碼器輸出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路后驅(qū)動信號燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器和譯碼器的工作。圖中：</p><p>　　TL ：表示甲車道或乙車道綠燈亮的時間間隔為25秒，即車輛正常通行的時間間隔。定時時間到，TL=1，否則

10、TL=0。</p><p>　　TY ：表示黃燈亮的時間間隔為5秒。定時時間到，TY=1，否則，TY=0。</p><p>　　ST ：表示定時器到了規(guī)定的時間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，由它控制定時器開始下一個工作狀態(tài)的定時。</p><p>　　TL TY ST</p><p>　　圖1 交通燈控制系統(tǒng)原理框圖<

11、/p><p>　?。?）畫出交通燈控制系統(tǒng)的ASM（算法狀態(tài)機(jī)）圖</p><p>　　一般十字路口的交通燈控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)及其功能如表1：</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　控制器應(yīng)送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號。為簡便起見，把燈的代號和燈的驅(qū)動信號合二為一，并作如下規(guī)定：</p&

12、gt;<p>　　AG=1：甲車道綠燈亮；BG=1：乙車道綠燈亮；</p><p>　　AY=1：甲車道黃燈亮；BY=1：乙車道黃燈亮；</p><p>　　AR=1：甲車道紅燈亮；BR=1：乙車道紅燈亮。</p><p>　　由此得到交通燈的ASM圖，如圖2所示：</p><p>　　圖2交通燈控制系統(tǒng)的ASM圖</p&

13、gt;<p>　?。?）單元電路的設(shè)計</p><p><b>　　①定時器</b></p><p>　　定時器由與系統(tǒng)秒脈沖同步的計數(shù)器構(gòu)成，要求計數(shù)器在狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST作用下，先清零，然后在時鐘上升沿作用下，計數(shù)器從零開始進(jìn)行增1計數(shù)，向控制器提供模5的定時信號TY和模25的定時信號TL。</p><p><b>　

14、?、诳刂破?lt;/b></p><p>　　控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號燈工作狀態(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2所示：</p><p><b>　　表2</b></p><p><b>　　根據(jù)轉(zhuǎn)換表可得：</b></p><p>　　Q1

15、*=Q1’Q0Ty+Q1Q0+Q1Q0’Ty’</p><p>　　Q0*=Q1’Q0’Tl+Q1’Q0+Q1Q0Tl’</p><p>　　ST=Q1’Q0’Tl+Q1’Q0Ty+Q1Q0Tl+Q1Q0’Ty</p><p><b>　?、圩g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

16、4種工作狀態(tài)翻譯成甲、乙車道上的6個信號燈的工作狀態(tài)。控制器的狀態(tài)編號與信號燈控制信號之間的關(guān)系如表3所示。</p><p><b>　　表3</b></p><p><b>　　根據(jù)表格可得：</b></p><p>　　AG=Q1’Q0’ AY=Q1’Q0 AR=Q1</p><p&

17、gt;　　BG=Q1Q0 BY=Q1Q0’ BR=Q1’</p><p>　　四、單元電路的設(shè)計：</p><p>　　1、脈沖發(fā)生器的設(shè)計</p><p>　　以555定時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，用作計數(shù)器及D觸發(fā)器的clk信號。555定時器引腳圖如圖1所示，由脈沖頻率公式：</p><p&g

18、t;　　f=1／（R1+2R2）C㏑2</p><p>　　要使f=1Hz，可選擇R1=55K，R2=47K，C=10μF，形成電路圖如圖2所示。</p><p>　　圖1 圖2</p><p><b>　　2、計數(shù)電路的設(shè)計</b></p><p&g

19、t;　　用74ls163為計數(shù)器，74ls163為四位的二進(jìn)制加法計數(shù)器。要產(chǎn)生25秒的清零信號TL及5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3所示，計數(shù)電路如圖4所示。</p><p>　　圖3 圖4</p><p><b>　　3、控制

20、電路的設(shè)計</b></p><p>　　用一個雙數(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74ls153與一個雙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，控制電路如圖7所示。</p><p>　　圖5 圖6</

21、p><p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　4、顯示電路的設(shè)計</b></p><p><b>　　利用表3數(shù)據(jù)，可得</b></p><p>　　AG=Q1’Q0’ AY=Q1’Q0 AR=Q1</p><p>　　B

22、G=Q1Q0 BY=Q1Q0’ BR=Q1’</p><p>　　則可得顯示電路為下圖8：</p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　五、總設(shè)計電路圖</b></p><p><b>　　圖9</b></p><

23、;p>　　六 主要儀器及其使用方法</p><p>　　主要儀器有：穩(wěn)定電源，剝線鉗，數(shù)字萬用表，數(shù)字通用版，電烙鐵，鑷子。</p><p>　　其中穩(wěn)定電源由手機(jī)電池充電器供給。使用電烙鐵時注意不要手直接觸摸。</p><p>　　七 設(shè)計過程中的問題及解決方案</p><p>　　1、畫好電路圖，在用Multisim軟件仿真時候

24、出現(xiàn)不少問題。</p><p><b>　　（1）脈沖頻率問題</b></p><p>　　用公式f=1／（R1+2R2）C㏑2得出的頻率為1Hz，但在Multisim軟件中用示波器根本無法顯示明顯的脈沖。但將頻率設(shè)置為100Hz左右時便可得脈沖。但在焊電路板時候，仍然要用1Ｈｚ的元件連接電路。</p><p><b>　?。ǎ玻┣辶?/p>

25、信號問題</b></p><p>　　當(dāng)我將ＳＴ清零信號接在１６３的CLR＇上的時候，發(fā)現(xiàn)無法進(jìn)行正常清零。用示波器顯示，發(fā)現(xiàn)接在第二片１６３上的信號脈沖寬度太窄，無法實(shí)現(xiàn)清零。于是我試著用了個Ｄ觸發(fā)器，效果不錯，但明顯增加了器件，我又試著將信號接在LD’上，發(fā)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)清零。</p><p>　　2、焊電路板過程中的問題</p><p>　?。?）第一

26、次焊的時候，已將芯片嵌在了插口上面。后經(jīng)老師同學(xué)指出，發(fā)現(xiàn)那樣的話會因電烙鐵的高溫而燒壞芯片。</p><p>　?。?）焊的過程一定要小心，一不小心就會造成短路。焊好后要用萬用表檢查看是否短路，否則有可能燒壞芯片。</p><p>　　（3）事先要把線路圖整理清楚，焊的板子才會脈絡(luò)清晰，檢查錯誤也比較方便，外觀也比較美觀。</p><p>　?。?）在檢查電路過程

27、中，萬用表是一個不可或缺的工具。利用萬用表，可以檢查短路，檢查是否通電，檢查555脈沖是否正常，檢查計數(shù)器計數(shù)是否正常，檢查發(fā)光二極管是否燒壞。</p><p><b>　　八、心得體會</b></p><p>　　本次課程設(shè)計著重鍛煉了我的動手能力與檢查錯誤的能力。通過這次的課程設(shè)計，首先讓我懂得了交通燈設(shè)計原理，明白燈交替閃爍與數(shù)碼管計數(shù)內(nèi)部是如何通過硬件組合來實(shí)

28、現(xiàn)的，大致讓我掌握了555諧振電路脈沖產(chǎn)生、十進(jìn)制計數(shù)器、數(shù)據(jù)選擇器、D觸發(fā)器、編碼器等芯片的原理及具體組合應(yīng)用。電路仿真是做得比較好，就是在焊電路板的過程中由于芯片比較多有十幾塊，線路比較復(fù)雜，用了接近一天才焊好；焊好后開始沒出理想結(jié)果，然后也用了將近一天找錯誤查原因，發(fā)現(xiàn)是有一些引腳忘記接上，還有二極管接反了，脈沖太快且不穩(wěn)定，換了個大電阻和大電容才行，最后又發(fā)現(xiàn)芯片有些壞了，又換了芯片，才出結(jié)果?？偨Y(jié)下來，覺得最能學(xué)東西的是在找錯