數(shù)電課程設計---交通燈控制電路設計

1、<p>　　課程設計（大作業(yè)）報告</p><p>　　課程名稱： 數(shù)字電子技術 </p><p>　　設計題目： 交通燈控制電路設計 </p><p>　　院 系： 信息技術學院 </p><p>　　班

2、 級： </p><p>　　設 計 者： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　設計時間：

3、2012/12/24----2012/12/28 </p><p><b>　　信息技術學院</b></p><p>　　課程設計（大作業(yè)）任務書</p><p>　　課程設計題目：交通燈控制電路設計</p><p><b>　　課程設計要求：</b></p>

4、;<p>　　完成一個交通燈控制電路設計，系統(tǒng)仿真實現(xiàn)以下功能：</p><p>　　由一條主干道和一條支干道的匯合點形成十字交叉路口，為確保車輛安全、迅速地通行，在交叉路口的每個入口處設置了紅、綠、黃三色信號燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停靠在禁行線內(nèi)。實現(xiàn)紅、綠燈的自動指揮對城市交通管理現(xiàn)代化有著重要的意義。</p><p><b&

5、gt;　　設計任務與要求：</b></p><p>　　（1）用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號燈。</p><p>　?。?）當主干道允許通行亮綠燈時，支干道亮紅燈，而支干道允許亮綠燈時，主干道亮紅燈。</p><p>　?。?）主支干道交替允許通行，主干道每次放行30s、支干道20s。設計30s和20s計時顯示電路。</p><p&

6、gt;　?。?）在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉換過程中間，要亮5s的黃燈作為過渡，設置5s計時顯示電路。</p><p><b>　　工作計劃及安排：</b></p><p>　　1、查閱資料。分析比較、選擇設計方案；</p><p>　　2、總體設計。設計計算、元件選取、繪制電路原理圖；</p><p>　　3、軟件仿真

7、。利用Proteus軟件構建電路，進行虛擬仿真;</p><p>　　4、調(diào)試。利用Proteus軟件的調(diào)試工具進行分塊調(diào)試、整機聯(lián)調(diào);</p><p>　　5、故障排除。根據(jù)調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，逐一查找原因，排除故障，使電路達到設計要求；</p><p>　　6、撰寫課程設計報告。要求寫出設計思路、工作原理，畫出電路結構框圖，繪出電路原理圖，給出設計參數(shù)及調(diào)試電

8、路數(shù)據(jù)，分析設計中遇到的問題和解決方法及設計心得體會。</p><p>　　指導教師簽字 年 月 日 </p><p>　　課程設計（大作業(yè)）成績</p><p>　　課程設計題目：交通燈控制電路設計</p><p><b>　　

9、總結：</b></p><p>　　這星期的課程設計，當中有苦也有樂，從苦樂中我學到了很多東西。不僅很好的復習了一下數(shù)電所學的內(nèi)容，而且提高了自己的動手實踐能力。 </p><p>　　第一天聽了老師的講解，我了解了交通燈所要完成的各項要求和所需的各種器件。接下來就是去圖書館查資料，仔細看了幾本講解交通燈的書，我對所要設計的交通燈有了進一步的了解。設計好電路后，我進行電路的仿真

10、。仿真出來后發(fā)現(xiàn)倒計時錯了，我觀察了數(shù)字的變化，經(jīng)過多次嘗試，改了兩片161的級聯(lián)和脈沖，最后倒計時和燈都符合要求了。</p><p>　　這次課程設計不僅僅是一次動手能力的實踐，也是鍛煉我們思維能力和意志力的實踐，我們從書上學到的是死知識，但通過課程設計，活躍了我們的思維，也給了我們一個發(fā)揮自己創(chuàng)新能力的機會。</p><p>　　既是動手實踐就會遇到各種問題，也會面對重重困難，不畏艱難

11、，就是我們解決問題的方法。感謝老師為我們提供這次的實習機會和悉心的指導。</p><p><b>　　指導教師評語：</b></p><p><b>　　成績：</b></p><p>　　填表時間：指導教師簽名：</p><p><b>　　目 錄</b>

12、</p><p><b>　　一 設計目的5</b></p><p>　　二 設計要求和指標5</p><p><b>　　三 設計內(nèi)容6</b></p><p>　　3.1數(shù)字鐘電路工作原理6</p><p><b>　　3.2主要器件7</b&

13、gt;</p><p>　　3.3仿真結果與分析8</p><p>　　3.3.1主控制電路8</p><p>　　3.3.2時鐘計時器9</p><p>　　3.3.3譯碼器10</p><p>　　3.3.4 時間顯示11</p><p>　　3.3.5 總原理圖12</p

14、><p>　　四 本次設計改進建議12</p><p><b>　　五 總結13</b></p><p>　　六 主要參考文獻13</p><p><b>　　一 設計目的</b></p><p>　　1熟悉集成電路的引腳安排。</p><p>

15、　　2掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。</p><p>　　3了解面包板結構及其接線方法。</p><p>　　4了解數(shù)字交通燈控制電路的組成及工作原理。</p><p>　　5學會用仿真軟件對設計的原理圖進行仿真。</p><p>　　6熟悉數(shù)字交通燈控制電路的設計與制作。</p><p><b>　　二

16、設計要求和指標</b></p><p><b>　　(一)設計要求</b></p><p>　　1.用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號燈。</p><p>　　2.當主干道允許通行亮綠燈時，支干道亮紅燈，而支干道允許亮綠燈時，主干道亮紅燈。</p><p>　　3.主支干道交替允許通行，主干道每次放行30s、支

17、干道20s。設計30s和20s計時顯示電路。</p><p>　　4.在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉換過程中間，要亮5s的黃燈作為過渡，設置5s計時顯示電路。</p><p><b>　?。ǘ┰O計指標</b></p><p>　　1．設計秒脈沖發(fā)生器</p><p><b>　　2．設計交通燈定時</b&

18、gt;</p><p><b>　　3．設計交通燈控制</b></p><p><b>　　4．設計交通燈譯碼</b></p><p>　　5．設計交通燈顯示時間</p><p><b>　　三 設計內(nèi)容</b></p><p>　　3.1數(shù)字鐘電路工

19、作原理</p><p>　　1.電路各部分的組成和工作原理。</p><p>　　2.元器件的選取及其電路邏輯圖和功能。</p><p>　　3.電路各部分的調(diào)試方法。</p><p>　　4.在整機電路的設計調(diào)試過程中，遇到什么問題，其原因及解決的辦法。</p><p>　　5.分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖：<

20、;/p><p>　　圖1 交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖</p><p>　　兩方向車道的交通燈的運行狀態(tài)共有4種交通燈是同步的。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準時鐘信號源，譯碼器輸出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)驅動電路后驅動信號燈工作，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。</p><p>　

21、　TL: 表示甲車道或乙車道綠燈亮的時間間隔為15秒，即車輛正常通行的時間間隔。定時時間到，TL=1，否則，TL=0。     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。     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)轉換信號。由它控制定時器開始下個工作狀態(tài)的定時。</p>&l

22、t;p>　?。?）甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時間隔TL時，控制器發(fā)出狀態(tài)信號ST，轉到下一工作狀態(tài)。   （2）甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道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，乙車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時間間隔TY時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號ST，轉到下一工作狀態(tài)。   （3）甲車

23、道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時間間隔TL時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號ST，轉到下一工作狀態(tài)。   （4）甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上位過縣停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時間間隔TY時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號ST，系統(tǒng)又轉換工作狀態(tài)。    

24、 交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉換是由控制器器進行控制的。設控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，控制器應送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號。</p><p><b>　　3.2主要器件</b></p><p>　　集成電路：NE55—1片 74LS160—2片 74LS08—2片 74LS04—2片 </

25、p><p>　　74LS153—2片 74LS74—2片 74LS48—2片 5106AS—2片</p><p>　　74LS20—1片（74LS04芯片含有4個非門，08、20芯片同上）</p><p>　　電阻：200歐姆—9個 15K歐姆—1個 68K歐姆—1個 </p><p>　　電容：0.01uF—1片 10uF—2片<

26、;/p><p>　　其他：發(fā)光二極管—6個</p><p>　　3.3仿真結果與分析</p><p>　　3.3.1主控制電路</p><p>　　控制器是交通管理的核心，它應該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號燈工作狀態(tài)的轉換。從ASM圖可以列出控制器的狀態(tài)轉換表，選用兩個D觸發(fā)器FF1、FFO做為時序寄存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉換的條件為TL

27、和TY，當控制器處于Q1n+1Q0n+1＝ 00狀態(tài)時，如果TL＝ 0，則控制器保持在00狀態(tài)；如果，則控制器轉換到Q1n+1Q0n+1＝ 01狀態(tài)。這兩種情況與條件TY無關，所以用無關項"X"表示。其余情況依次類推，同時表中還列出了狀態(tài)轉換信號ST。</p><p><b>　　圖2 主控制電路</b></p><p>　　3.3.2時鐘計時器

28、</p><p>　　這個時鐘信號是用555定時器加上3個74ls90作為1000分頻電路組成的。</p><p><b>　　圖3 計時器</b></p><p><b>　　3.3.3譯碼器</b></p><p>　　由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生了周期性變化的CLK脈沖，一部分送給了定時器的74LS1

29、60芯片，另一部分送給了控制器的74LS74芯片。在脈沖ST同時加到定時器74LS160芯片的情況下，通過芯片74LS10將會輸出TY、TY非；TL、TL非。即TY和TY非放大的結果是秒脈沖的5倍；TL和TL非放大的結果是秒脈沖的25倍。前者輸出的信號是后者的1/5。將定時器輸出的TY。TY非；TL。TL非分別作用于控制器的芯片74LS153中，在CLK脈沖置于芯片74LS74中會輸出高低變化的電平。控制器中的信號在送給由芯片74LS0

30、8組成的譯碼器后再通過電路中的指示燈和200歐的電阻從而得到交通燈的邏輯電路，這種電路的結果最終通過小燈的正常閃爍來實現(xiàn)。</p><p><b>　　圖4譯碼器</b></p><p>　　3.3.4 時間顯示</p><p>　　顯示部分由74LS48和共陰極七段數(shù)碼管組成，74LS48作為譯碼器，對74LS160的輸出信號進行譯碼，然后通

31、過七段數(shù)碼管顯示出74LS160的計數(shù)。即交通燈需要顯示的時間。</p><p><b>　　圖5 時間顯示</b></p><p>　　3.3.5 總原理圖</p><p><b>　　圖6 總原理圖</b></p><p>　　四 本次設計改進建議</p><p>　

32、　1、能實現(xiàn)的功能，交通燈的狀態(tài)轉換和計時時間的顯示，基本能實現(xiàn)甲、乙道路直行和轉彎燈的顯示功能。</p><p>　　2、不足之處，交通燈中沒有右轉燈，用的芯片太多，還可以改進。</p><p>　　3 仿真圖不美觀，還可以改進。</p><p><b>　　五 總結</b></p><p>　　這星期的課程設計，當中

33、有苦也有樂，從苦樂中我學到了很多東西。不僅很好的復習了一下數(shù)電所學的內(nèi)容，而且提高了自己的動手實踐能力。 </p><p>　　第一天聽了老師的講解，我了解了交通燈所要完成的各項要求和所需的各種器件。接下來就是去圖書館查資料，仔細看了幾本講解交通燈的書，我對所要設計的交通燈有了進一步的了解。設計好電路后，我進行電路的仿真。仿真出來后發(fā)現(xiàn)倒計時錯了，我觀察了數(shù)字的變化，經(jīng)過多次嘗試，改了兩片161的級聯(lián)和脈沖，最后

34、倒計時和燈都符合要求了。</p><p>　　這次課程設計不僅僅是一次動手能力的實踐，也是鍛煉我們思維能力和意志力的實踐，我們從書上學到的是死知識，但通過課程設計，活躍了我們的思維，也給了我們一個發(fā)揮自己創(chuàng)新能力的機會。</p><p>　　既是動手實踐就會遇到各種問題，也會面對重重困難，不畏艱難，就是我們解決問題的方法。感謝老師為我們提供這次的實習機會和悉心的指導。</p>

35、<p>　　六 主要參考文獻 </p><p>　　1.閻石 數(shù)字電子技術技術基本教程 清華大學出版社</p><p>　　2.路勇 電子電路實驗及傳真 清華出版社 北方交通大學出版社 2004.1</p><p>　　3.肖景和 數(shù)字集成電路應用精粹 人民郵電出版社 2002</p><p>　　4.陳有卿 新穎電子燈光控制器

36、 機械工業(yè)出版社 2004</p><p>　　5.陳永甫 新編555集成電路應用800例 電子工業(yè)出版社 2000</p><p>　　6.章忠全 電子技術基礎 實驗與課程設計 中國電力出版社 1999</p><p>　　7.謝自美 電子線路設計.實驗.測試 華中科技大學出版社 2000</p><p>　　8.高吉祥 電子技術基礎實驗與