電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告--交通燈控制

1、<p><b>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　―交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電科-----------------------</p><p>　　電科-----------------------</p><p>　　2013年6月28日<

2、;/p><p><b>　　交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在一個(gè)交通繁忙的十字路口，沒有交通燈來控制來往車輛和行人的通行，假設(shè)也沒有交警，那會(huì)發(fā)生什么事情呢？后果是難以想象的，可能會(huì)陷入一片混亂，甚至癱瘓。當(dāng)然我們每個(gè)人都不希望這樣。我們作為社會(huì)的一員，每人都有責(zé)任為它的更加先進(jìn)和快捷做出力所能及的事情。我們?cè)O(shè)計(jì)了這個(gè)。通過本課程設(shè)計(jì)，使我們加強(qiáng)對(duì)電子技術(shù)課

3、程內(nèi)容的理解和掌握，學(xué)會(huì)使用數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)和制做自動(dòng)控制裝置的方法，掌握電子電路的基本分析方法和設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的綜合能力，也為將來的就業(yè)或繼續(xù)深造做好準(zhǔn)備。</p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　?。?）培養(yǎng)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)能力。</p><p>　　（2）掌握交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)、組裝和

4、調(diào)試方法。</p><p>　　（3）進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則。 </p><p>　　（4）提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)。獨(dú)立分析和解決問題的能力。 </p><p><b>　　2．設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</b></p><p>　　（1）設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制電路。</p>&l

5、t;p><b>　　要求：</b></p><p>　?、僦鞲傻篮椭Ц傻澜惶娣判?，主干道每次放行30 s，支干道每次放行20 s。</p><p>　　②每次綠燈變紅燈時(shí)，黃燈先亮5 s鐘，此時(shí)原紅燈不變。</p><p>　?、塾檬M(jìn)制數(shù)字顯示放行及等待時(shí)間。</p><p>　?。?）用中、小規(guī)模集成電路組成交

6、通信號(hào)燈電路，并在實(shí)驗(yàn)儀上進(jìn)行組裝、調(diào)試。</p><p><b>　　3 實(shí)驗(yàn)器材介紹</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)器材如下表1：</b></p><p>　　4 各主要元器件功能介紹</p><p>　?。?）74LS00功能：四個(gè)輸入與非門</p><p>

7、;<b>　　真值表：</b></p><p>　　5Q9838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙 </p><p>　　5Q9838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙</p><p>　　圖1 74L

8、S00 引腳圖5Q9838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙</p><p>　　Absolute Maximum Ratings絕對(duì)最大額定值</p><p>　　5Q9838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙 </p><p

9、>　?。?） 3.43.4芯片74ls48的功能</p><p>　　74LS48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中，下面我就給大家介紹一下這個(gè)元件的一些參數(shù)與應(yīng)用技術(shù)等資料。</p><p><b>　　74ls48引腳圖</b></p><p>　　圖 3-5 74LS48真值表<

10、/p><p>　?。?）芯片74ls90的功能</p><p>　　74LS90功能：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（÷2 和÷5） </p><p>　　原理說明：本電路是由4 個(gè)主從觸發(fā)器和用作除2 計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長度為除5 的3 位2 進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成。有選通的零復(fù)位和置9 輸入。為了利用本計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長度（十進(jìn)制），可將B 輸入同QA輸出

11、連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入A 上，此時(shí)輸出就如相應(yīng)的功能表上所要求的那樣。LS90 可以獲得對(duì)稱的十分頻計(jì)數(shù)，辦法是將QD 輸出接到A 輸入端，并把輸入計(jì)數(shù)脈沖加到B 輸入端，在QA 輸出端處產(chǎn)生對(duì)稱的十分頻方波。</p><p><b>　　真值表：</b></p><p>　　H=高電平 L=低電平 ×=不定</p><p>

12、　　如圖簡單的計(jì)數(shù)器電路（接受任何TTL兼容邏輯信號(hào)）</p><p>　　（4） 芯片7420的功能</p><p>　　74ls20是常用的雙4輸入與非門集成電路，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)中，他的cmos版本是74hc20,下面我給大家介紹一下這個(gè)芯片的相關(guān)資料，下面是管腳圖：</p><p>　　<74HC20,74ls20引腳圖></

13、p><p>　　這個(gè)74ls20芯片的功能很簡單，就是包含兩個(gè)4輸入與非門，內(nèi)含兩組4與非門 第一組：1,2,4,5輸入6輸出。 第2組：9,10,12,13輸入8輸出。</p><p>　　74LS20功能表A B C D Y1 1 1 1 00 X X X 1X 0 X X 1X X 0 X 1X X X 0 1<74LS20真值表></p><

14、;p>　　74HC20,74ls20測(cè)試:只要通過對(duì)輸入1111,0111,1011,1101,1110五項(xiàng)進(jìn)行檢測(cè)就可判斷其邏輯功能是否正常。 </p><p><b>　　（5） 顯示數(shù)碼管</b></p><p>　　實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a, b, c, d, e, f, g, DP 來表示。當(dāng)數(shù)碼管特

15、定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。</p><p>　　如：顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮DP不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到

16、一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。</p><p>　　LED數(shù)碼管引腳定義</p><p><b>　　5．總體框圖</b></p><p>　　十字路口的紅綠燈指揮著行人和各種車輛的安

17、全通行。有一個(gè)主干道和一個(gè)支干道的十字路口如圖1所示。每邊都設(shè)置了紅、綠、黃色信號(hào)燈。紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行，在綠燈變紅燈時(shí)先要求黃燈亮幾秒鐘，以便讓停車線以外的車輛停止運(yùn)行。因?yàn)橹鞲傻郎系能囕v多，所以主干道放行的時(shí)間要長。</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)上述交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制，則要求控制電路由時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、主控制器、信號(hào)燈譯碼驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)字顯示譯碼驅(qū)動(dòng)電路幾部分組成，整機(jī)電路的原理框圖如

18、圖2所示。</p><p>　　圖1 十字路口圖 圖2 交通信號(hào)燈控制電路框圖</p><p>　　4．交通信號(hào)燈基本原理及設(shè)計(jì)方法 </p><p><b>　　（1）主控制器</b></p><p>　　十字路口車輛運(yùn)行情況只有4種可能：</p><p>　　

19、①設(shè)開始時(shí)主干道通行，支干道不通行，這種情況下主綠燈和支紅燈亮，持續(xù)時(shí)間為30 s。</p><p>　?、?0 s后，主干道停車，支干道仍不通行，這種情況下主黃燈和支紅燈亮，持續(xù)時(shí)間為5 s。</p><p>　?、? s后，主干道不通行，支干道通行，這種情況下主紅燈和支綠燈亮，持續(xù)時(shí)間為20 s。</p><p>　?、?0 s后，主干道仍不通行，支干道停車，這

20、種情況下主紅燈和支黃燈亮，持續(xù)時(shí)間為5 s。5 s后又回到第一種情況，如此循環(huán)反復(fù)。因此，要求主控制器電路也有4種狀態(tài)，設(shè)這4種狀態(tài)依次為：S0、S1、S2、S3。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖3所示。</p><p>　　圖3 主控制器的狀態(tài)圖 圖4 主控制器的邏輯圖</p><p>　　設(shè)S0＝00，S1＝01，S2＝10，S3＝11。實(shí)現(xiàn)這4個(gè)狀態(tài)的電路，可用兩個(gè)觸

21、發(fā)器構(gòu)成，也可用一個(gè)二-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器或二進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成。如用二-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90實(shí)現(xiàn)，采用反饋歸零法構(gòu)成4進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即可從輸出端QBQA得到所要求的4個(gè)狀態(tài)。邏輯圖如圖14-2-4所示。為以后敘述方便，設(shè)X1＝QB，X0＝QA。</p><p><b>　?。?）計(jì)數(shù)器</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器的作用有二：一是根據(jù)主干道和支干道車輛運(yùn)行時(shí)間以及黃燈

22、切換時(shí)間的要求，進(jìn)行30 s、20 s、5 s3種方式的計(jì)數(shù)；二是向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，主控制器根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。計(jì)數(shù)器除需要秒脈沖作時(shí)鐘信號(hào)外，還應(yīng)受主控制器的狀態(tài)控制。計(jì)數(shù)器的工作情況為：計(jì)數(shù)器在主控制器進(jìn)入狀態(tài)S0時(shí)開始30 s計(jì)數(shù)；30 s后產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，使計(jì)數(shù)器歸零，主控制器進(jìn)入狀態(tài)S1，計(jì)數(shù)器開始5 s計(jì)數(shù)；5 s后又產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，使計(jì)數(shù)器歸零，主

23、控制器進(jìn)入狀態(tài)S2，計(jì)數(shù)器開始20 s計(jì)數(shù)；20 s后也產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，使計(jì)數(shù)器歸零，主控制器進(jìn)入狀態(tài)S3，計(jì)數(shù)器又開始5 s計(jì)數(shù)；5 s后同樣產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，使計(jì)數(shù)器歸零，主控制器回到狀態(tài)S0，開始新一輪循環(huán)。</p><p>　　根據(jù)以上分析，設(shè)30 s、20 s、5 s計(jì)數(shù)的歸零信號(hào)分別為A、B、C，則計(jì)數(shù)器的歸零信號(hào)L為：</p>&l

24、t;p><b>　　其中：</b></p><p>　　考慮到主控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為下降沿觸發(fā)，將L取反后送到主控制器的CP端作為主控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)。計(jì)數(shù)器的邏輯圖如圖5所示。</p><p><b>　　圖5 計(jì)數(shù)器</b></p><p>　?。?）控制信號(hào)燈的譯碼電路</p><p>

25、;　　主控制器的4種狀態(tài)分別要控制主、支干道紅、黃、綠燈的亮與滅。設(shè)燈亮為1，燈滅為0，則控制信號(hào)燈的譯碼電路的真值表如表1所示。</p><p>　　表1 控制信號(hào)燈的譯碼電路的真值表</p><p>　　由真值表可分別寫出各個(gè)燈的邏輯表達(dá)式：</p><p>　　譯碼電路的邏輯圖如圖6所示。</p><p>　　圖6 控制信號(hào)燈的譯

26、碼電路</p><p>　　譯碼電路的00芯片電路連接圖如圖7所示：</p><p><b>　　6．組裝和調(diào)試要點(diǎn)</b></p><p>　　在實(shí)驗(yàn)箱上按各單元電路分別搭接主控制器、計(jì)數(shù)器、信號(hào)燈譯碼器、數(shù)字顯示譯碼器和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器。然后按照以下步驟進(jìn)行調(diào)試：</p><p>　?。?）秒脈沖信號(hào)發(fā)生器的調(diào)試，可

27、按照數(shù)字電子鐘的方法逐級(jí)調(diào)試振蕩電路和分頻電路，使輸出頻率符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　?。?）將秒脈沖信號(hào)送入主控制器的CP端，觀察主控制器的狀態(tài)是否按照00→01→10→11→00→…的規(guī)律變化。</p><p>　?。?）將秒脈沖信號(hào)送入計(jì)數(shù)器的CP端，接入主控制器的狀態(tài)信號(hào)X1、X0，并把主控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)送入主控制器的CP端，觀察計(jì)數(shù)器是否按30 s、5 s、20 s、5

28、 s、 30 s……循環(huán)計(jì)數(shù)。</p><p>　?。?）把主控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)X1、X0接至信號(hào)燈譯碼電路，觀察6個(gè)發(fā)光二極管是否按設(shè)計(jì)要求發(fā)光。</p><p>　?。?）整機(jī)聯(lián)調(diào)，使交通信號(hào)燈控制電路正常工作。</p><p><b>　　仿真圖 </b></p><p><b>　　實(shí)際電路圖&

29、lt;/b></p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　一個(gè)星期很快就過去了，雖然只有短短的一周，但我們知道了交通信號(hào)燈是怎樣設(shè)計(jì)出來的，并知道了它的原理。網(wǎng)上資料很多，經(jīng)過一周我們不斷從網(wǎng)上、圖書館、課本查找相關(guān)的內(nèi)容，不斷擴(kuò)充我們的知識(shí)，加強(qiáng)了我們的薄弱的知識(shí)點(diǎn)，從中學(xué)到了很多知識(shí)，主要可以歸納為以下幾點(diǎn)：</p>&l

30、t;p>　　加深了對(duì)課本知識(shí)的理解。激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性。通過這次課程設(shè)計(jì)，我真正認(rèn)識(shí)到了學(xué)好專業(yè)知識(shí)的重要，相信以后會(huì)在這方面我會(huì)更加重視的。</p><p>　　這次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)使我對(duì)交通信號(hào)燈的原理及其應(yīng)用有了更深的認(rèn)識(shí)，知道了它的作用，</p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)相關(guān)課程基礎(chǔ)知識(shí)與基本理論的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，并增強(qiáng)解決實(shí)際問題的能力。增強(qiáng)理論