數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告--交通燈設(shè)計(jì)

1、<p>　　《交通燈定時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作》</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p><b>　　班 級(jí)：</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：</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(jì)內(nèi)容及要求……………………………………1&l

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

4、制電路的設(shè)計(jì)…………………………………6</p><p>　　4、 顯示電路的設(shè)計(jì)…………………………………7</p><p>　　五、 設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)程中的問(wèn)題及解決方案……………………8</

5、p><p>　　八、 心得體會(huì)……………………………………………9</p><p>　　九、 附錄…………………………………………………9</p><p>　　交通燈定時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、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(hào)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(guò)停車(chē)線的車(chē)輛停止通行，已過(guò)停車(chē)線的車(chē)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(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(chē)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>　　二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)

7、十字路口的交通燈定時(shí)控制系統(tǒng)，基本要求如下：</p><p>　?。?）甲車(chē)道和乙車(chē)道兩條交叉道路上的車(chē)輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間都設(shè)為25秒。</p><p>　　（2）每次綠燈變紅燈時(shí)，黃燈先亮5秒鐘，才能變換運(yùn)行車(chē)道。</p><p>　?。?）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(jì)數(shù)；</p><p>　　（5）要求通行時(shí)間和黃燈亮的時(shí)間均可在0~99s內(nèi)任意設(shè)定。</p><p><b>　　三、總設(shè)計(jì)原理：</b></p><p>　?。?）分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫(huà)出其框圖</p><

9、;p>　　交通燈定時(shí)控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。它主要由控制器、定時(shí)器、譯碼器和秒脈沖信號(hào)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(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)信號(hào)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。圖中：</p><p>　　TL ：表示甲車(chē)道或乙車(chē)道綠燈亮的時(shí)間間隔為25秒，即車(chē)輛正常通行的時(shí)間間隔。定時(shí)時(shí)間到，TL=1，否則

10、TL=0。</p><p>　　TY ：表示黃燈亮的時(shí)間間隔為5秒。定時(shí)時(shí)間到，TY=1，否則，TY=0。</p><p>　　ST ：表示定時(shí)器到了規(guī)定的時(shí)間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，由它控制定時(shí)器開(kāi)始下一個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)。</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(huà)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(chē)道紅、黃、綠燈的控制信號(hào)。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，把燈的代號(hào)和燈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)合二為一，并作如下規(guī)定：</p&

12、gt;<p>　　AG=1：甲車(chē)道綠燈亮；BG=1：乙車(chē)道綠燈亮；</p><p>　　AY=1：甲車(chē)道黃燈亮；BY=1：乙車(chē)道黃燈亮；</p><p>　　AR=1：甲車(chē)道紅燈亮；BR=1：乙車(chē)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(jì)</p><p><b>　　①定時(shí)器</b></p><p>　　定時(shí)器由與系統(tǒng)秒脈沖同步的計(jì)數(shù)器構(gòu)成，要求計(jì)數(shù)器在狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST作用下，先清零，然后在時(shí)鐘上升沿作用下，計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始進(jìn)行增1計(jì)數(shù)，向控制器提供模5的定時(shí)信號(hào)TY和模25的定時(shí)信號(hào)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(hào)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>　　③譯碼器</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(chē)道上的6個(gè)信號(hào)燈的工作狀態(tài)?？刂破鞯臓顟B(tài)編號(hào)與信號(hào)燈控制信號(hào)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(jì)：</p><p>　　1、脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)</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(hào)，用作計(jì)數(shù)器及D觸發(fā)器的clk信號(hào)。555定時(shí)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(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)</b></p><p&g

19、t;　　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25秒的清零信號(hào)TL及5秒的清零信號(hào)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(hào)ST。74ls163引腳圖如圖3所示，計(jì)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(jì)</b></p><p>　　用一個(gè)雙數(shù)據(jù)選擇器74ls153對(duì)TL及TY信號(hào)進(jìn)行選擇，輸出控制清零信號(hào)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(hào)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(jì)</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(jì)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(wàn)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(shí)注意不要手直接觸摸。</p><p>　　七 設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題及解決方案</p><p>　　1、畫(huà)好電路圖，在用Multisim軟件仿真時(shí)候

24、出現(xiàn)不少問(wèn)題。</p><p><b>　?。?）脈沖頻率問(wèn)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(wú)法顯示明顯的脈沖。但將頻率設(shè)置為100Hz左右時(shí)便可得脈沖。但在焊電路板時(shí)候，仍然要用1Ｈｚ的元件連接電路。</p><p><b>　　（２）清零

25、信號(hào)問(wèn)題</b></p><p>　　當(dāng)我將ＳＴ清零信號(hào)接在１６３的CLR＇上的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)無(wú)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(hào)脈沖寬度太窄，無(wú)法實(shí)現(xiàn)清零。于是我試著用了個(gè)Ｄ觸發(fā)器，效果不錯(cuò)，但明顯增加了器件，我又試著將信號(hào)接在LD’上，發(fā)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)清零。</p><p>　　2、焊電路板過(guò)程中的問(wèn)題</p><p>　　（1）第一

26、次焊的時(shí)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(huì)因電烙鐵的高溫而燒壞芯片。</p><p>　?。?）焊的過(guò)程一定要小心，一不小心就會(huì)造成短路。焊好后要用萬(wàn)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(huì)脈絡(luò)清晰，檢查錯(cuò)誤也比較方便，外觀也比較美觀。</p><p>　?。?）在檢查電路過(guò)程

27、中，萬(wàn)用表是一個(gè)不可或缺的工具。利用萬(wàn)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(jì)數(shù)器計(jì)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(huì)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)著重鍛煉了我的動(dòng)手能力與檢查錯(cuò)誤的能力。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，首先讓我懂得了交通燈設(shè)計(jì)原理，明白燈交替閃爍與數(shù)碼管計(jì)數(shù)內(nèi)部是如何通過(guò)硬件組合來(lái)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(jì)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(guò)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(kāi)始沒(méi)出理想結(jié)果，然后也用了將近一天找錯(cuò)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(gè)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(lái)，覺(jué)得最能學(xué)東西的是在找錯(cuò)