交通燈課程設(shè)計--簡易交通信號燈

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、課程設(shè)計目的··························&

2、#183;··········2</p><p>　　2、課程設(shè)計題目及要求····················

3、···········2</p><p>　　3、課程設(shè)計任務(wù)及工作量的要求···················&

4、#183;···2</p><p>　　4、設(shè)計總思路（對總電路圖分析）······················3</p><p>　　5

5、、連接模塊的設(shè)計···································6&

6、lt;/p><p>　　6、各計數(shù)功能實現(xiàn)及仿真分析·························7</p><p>　　7、課程設(shè)計體會&#

7、183;····································

8、10</p><p>　　8、主要參考文獻·······························&

9、#183;·····10</p><p><b>　　簡易交通信號燈</b></p><p><b>　　1．課程設(shè)計目的</b></p><p>　　本課程是學(xué)完《數(shù)字電子技術(shù)》課程之后，讓學(xué)生綜合運用數(shù)字電子技術(shù)知識，進行小型數(shù)字電子系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)測，以加深對數(shù)字

10、電子電路基本知識的理解，對教材內(nèi)容有一個系統(tǒng)的全面的認(rèn)識。并通過課程設(shè)計，了解數(shù)字電子系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和簡單的設(shè)計方法。在課程試驗的基礎(chǔ)上，進一步提高綜合應(yīng)用知識、分析解決問題的能力，達到將理論知識和電子技術(shù)實踐初步結(jié)合的目的。 </p><p>　　2．課程設(shè)計題目及要求</p><p><b>　　一、設(shè)計題目：</b></p><p>&l

11、t;b>　　簡易交通信號燈</b></p><p><b>　　二、基本要求：</b></p><p>　?。?）根據(jù)基本框圖，理解電路工作原理，畫出電路圖。</p><p>　?。?）簡易交通信號燈：采用CPLD設(shè)計，要求正確設(shè)計源文件，通過仿真測試，下載到芯片中，能在實驗箱上正確顯示信號的轉(zhuǎn)換和正確顯示信號燈顏色和時間。&

12、lt;/p><p>　?。?）理解電路原理，能準(zhǔn)確回答1～2個問題。</p><p>　?。?）根據(jù)要求認(rèn)真撰寫課程設(shè)計報告，說明自己的心得和體會。</p><p>　　課程設(shè)計任務(wù)及工作量的要求〔包括課程設(shè)計計算說明書、圖紙、實物樣品等要求〕</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)</b></p><

13、p>　　“簡易交通信號燈”主要由計數(shù)器，譯碼器，顯示器和控制電路等部分組成，要求東西道路亮紅燈60秒時，南北道路亮綠燈55秒，黃燈亮5秒。然后東西與南北道路交換信號。如此重循環(huán)，實現(xiàn)交通道路十字路口的交通信號控制。要求時間顯示為倒計時顯示。采用CPLD設(shè)計,要求采用層次化設(shè)計，各模塊電路應(yīng)分別通過仿真測試，記錄仿真波形。</p><p><b>　　主要任務(wù)包括：</b></p&

14、gt;<p>　　（1）學(xué)習(xí)用典型數(shù)字電路組成數(shù)字小系統(tǒng)的基本設(shè)計方法，具備初步規(guī)劃設(shè)計的能力。學(xué)會查閱技術(shù)資料和手冊，學(xué)習(xí)利用互聯(lián)網(wǎng)查找資料，合理選用方案、電路和器件</p><p>　　（2）學(xué)習(xí)用CPLD設(shè)計小型數(shù)字系統(tǒng)的方法，掌握MAXplusII軟件的使用。掌握層次化設(shè)計方法，掌握設(shè)計的仿真、測試和下載。</p><p>　?。?）提高綜合運用所學(xué)的理論知識獨立分析

15、和解決問題的能力。</p><p>　　（4）撰寫規(guī)范的設(shè)計總結(jié)報告，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和科學(xué)的態(tài)度。</p><p><b>　　工作量要求</b></p><p>　?。?）選定設(shè)計課題，下達課程設(shè)計任務(wù)書1份，認(rèn)真閱讀并理解。</p><p>　?。?）理解電路原理，學(xué)會查閱技術(shù)資料和手冊，獨立完成書面設(shè)計1份。<

16、;/p><p>　?。?）完成電路的設(shè)計與調(diào)試</p><p>　?。?）經(jīng)教師檢查、驗收后，能準(zhǔn)確回答1～2題相關(guān)提問</p><p>　?。?）根據(jù)要求認(rèn)真撰寫課程設(shè)計報告1份</p><p>　　4、設(shè)計總思路（對總連接圖分析）</p><p>　　要求東西道路亮紅燈60秒時，南北道路亮綠燈55秒，黃燈亮5秒。然后東

17、西與南北道路交換信號。如此重循環(huán)，實現(xiàn)交通道路十字路口的交通信號控制。</p><p>　　分析可知，東西方向的紅綠燈是一樣的，南北方向的紅綠燈也是一樣的，而當(dāng)東西方向的紅燈亮?xí)r，只有南北方向先綠燈亮，再黃燈亮；當(dāng)南北方向的紅燈亮?xí)r，只有東西方向的先亮綠燈，再黃燈亮。由此可知不同狀態(tài)的燈一共有六種。則假設(shè)前六十秒是東西方向紅燈亮，后六十秒是南北方向的紅燈亮。周期為一百二十秒。設(shè)東西方向的燈為y1.南北方向的燈為y

18、2。</p><p><b>　　前六十秒，亮，亮；</b></p><p><b>　　后六十秒，亮，亮。</b></p><p><b>　　周期循環(huán)。</b></p><p>　?。磮D中的實現(xiàn)相對應(yīng)，圖中的虛線相對應(yīng)）</p><p>　　由一個

19、器件控制，使得電路輸出周期為一百二十的方波信號控制最終輸出的電路，當(dāng)處于前半周期時，使能端輸出六十秒，這六十秒控制一個紅燈及綠燈與黃燈亮，另三個燈不亮；后半周期時，使能端再輸出六十秒，前六十秒控制的電路不用，再次顯示一個紅綠黃燈。下圖中第一個GRL的作用是限定兩個固定長度為六十秒，用來分別連接兩個GRL；右上角的GRL的作用是用來輸出控制東西方向道路上的紅燈和南北方向道路上的綠燈和黃燈；輸出六十計數(shù)器，五十五計數(shù)器和五計數(shù)器的使能，能在

20、輸入脈沖CP的時候在60s固定時間分別輸出五十五，五和六十秒。在接入六十進制，五十五進制，和五進制計數(shù)器后，連接數(shù)碼管，數(shù)碼管就能在規(guī)定時間輸出相應(yīng)的值。右下角的GRL在延時60s后起作用用來輸出控制一條道路上的紅燈和另一條道路上的綠燈和黃燈,原理同右上角的GRL。</p><p>　　又由于已經(jīng)固定各計數(shù)器工作的時間，我設(shè)計的是在同一方向上的紅燈顯示的數(shù)從60顯示到1，讓它在變?yōu)?的一瞬間綠燈亮起顯示的數(shù)從55

21、變?yōu)?，再在此同時黃燈亮起，從5變?yōu)?，再跳變到紅燈依次變化。則按此分析可得實際中從GRL出去的CP端和EN使能端分別接六十一進制計數(shù)器，五十六進制計數(shù)器和六進制計數(shù)器。由于使能端的控制，當(dāng)各計數(shù)器輸出變?yōu)橐坏臅r候就不會再延時一秒，直接變?yōu)榱愫蟛粍?。等待下一個狀態(tài)的出現(xiàn)。每六十秒轉(zhuǎn)換一次。</p><p>　　總連接如下圖1所示：</p><p>　　輸出的波形符合設(shè)計的要求，輸出波形如圖

22、2所示：</p><p>　　如上圖2所示，第一幅圖為波形輸出的前四十秒波形，第二幅圖輸出為四十秒到八十秒的波形，第三幅圖輸出為八十到一百二十的波形，符合設(shè)計要求，在輸出六十秒紅燈的時候輸出綠燈五十五秒黃燈五秒，同時顯示燈的開與都符合要求。</p><p><b>　　5、連接模塊設(shè)計</b></p><p>　　GRL是整個設(shè)計中最核心的部位

23、，它是用來控制輸出一條道路上的紅燈六十秒和另一條道路上的綠燈五十五秒和黃燈五秒的使能EN，和脈沖CP。首先由一個六十進制確定時間為六十的間隔，反一個相作為六十進制的使能端；當(dāng)六十進制減計數(shù)器減到數(shù)字四時，即還有五秒的時候，用T觸發(fā)器產(chǎn)生一個從倒數(shù)第五個數(shù)開始的一個高電位，當(dāng)與六十高電位相與輸出五進制的使能；用T觸發(fā)器產(chǎn)生一個從倒數(shù)第五個數(shù)開始的一個高電位，再反相并與六十高電位相與，得到五十五進制的使能。連接如圖3所示：</p>

24、;<p>　　各計數(shù)功能實現(xiàn)及仿真分析</p><p>　　六十進制減計數(shù)器連接圖</p><p>　　74168是十進制計數(shù)器，U/DN接地指的是減計數(shù)器，左邊的74168是個位，右邊的74168是十位，以同步級聯(lián)的方式級聯(lián)在一起組成減計數(shù)器，LK接輸入脈沖，當(dāng)左邊計數(shù)器計數(shù)到零的時候觸發(fā)右邊的計數(shù)器進行減計數(shù)，當(dāng)兩個計數(shù)器同時計數(shù)到零的時候觸發(fā)LDN置數(shù)，N=59。同步置

25、數(shù)，則下圖4所示為六十進制計數(shù)器。</p><p>　　圖5所示為六十進制計數(shù)器的輸出波形。上層圖為0到30s的波形，下層是30到60s的波形，波形輸出以六十計數(shù)為周期。</p><p>　　六十進制計數(shù)器的輸出波形：</p><p>　　六進制減計數(shù)器連接圖</p><p>　　U/DN接地指的是減計數(shù)器；CLK接輸入脈沖，當(dāng)計數(shù)器減到零，

26、TCN減到零觸發(fā)LDN置數(shù)，由于74168是十進制計數(shù)器，N=5同步置數(shù)，則上圖6所示為六進制計數(shù)器。圖7所示為六進制計數(shù)器的輸出波形。以六為周期循環(huán)。</p><p>　　五十六進制減計數(shù)器連接圖</p><p>　　74168是十進制計數(shù)器，U/DN接地指的是減計數(shù)器，左邊的74168是個位，右邊的74168是十位，以同步級聯(lián)的方式級聯(lián)在一起組成減計數(shù)器，LK接輸入脈沖，當(dāng)左邊計數(shù)器計

27、數(shù)到零的時候觸發(fā)右邊的計數(shù)器進行減計數(shù)，當(dāng)兩個計數(shù)器同時計數(shù)到零的時候觸發(fā)LDN置數(shù)，N=55。同步置數(shù)，則下圖8所示為五十六進制計數(shù)器。</p><p>　　圖9所示為五十六進制計數(shù)器的輸出波形。上層圖為0到30s的波形，下層是30到60s的波形，波形輸出以五十六為周期。</p><p>　　四、六十一進制減計數(shù)器連接圖</p><p>　　74168是十進制計數(shù)

28、器，U/DN接地指的是減計數(shù)器，左邊的74168是個位，右邊的74168是十位，以同步級聯(lián)的方式級聯(lián)在一起組成減計數(shù)器，LK接輸入脈沖，當(dāng)左邊計數(shù)器計數(shù)到零的時候觸發(fā)右邊的計數(shù)器進行減計數(shù)，當(dāng)兩個計數(shù)器同時計數(shù)到零的時候觸發(fā)LDN置數(shù)，N=60。同步置數(shù)，則下圖10所示為六十一進制計數(shù)器。</p><p>　　圖11所示為六十一進制計數(shù)器的輸出波形。上層圖為0到30s的波形，下層是30到60s的波形，波形輸出以六

29、十一為周期。</p><p>　　在各功能實現(xiàn)以后將它們分別接入所需輸出或使用的地方，完成簡易交通燈的實現(xiàn)。</p><p><b>　　課程設(shè)計體會</b></p><p>　　一周的課程設(shè)計結(jié)束了，這一周對于我來說收獲真的不少。簡易交通燈，這個我一看就被吸引了的課題，讓我下定決心一定要好好做好這一次的設(shè)計。課程設(shè)計周開始前，老師給了我們原理

30、圖，和設(shè)計的每一個步驟。一開始有點小失落，因為如果將一切步驟都完全設(shè)計好給我們，就顯得這周過的會多么的沒意思，和不正式。所以我決定自己設(shè)計和完成，在這個過程中，真的有太多太多的壓力，面對同學(xué)們都差不多全部設(shè)計完成，和自己的怎么也調(diào)試不出來，好幾次都想放棄。但是面對自己的那么多投入已經(jīng)付出，怎么可能就這么輕易放棄呢？看著自己畫的那么多原理圖和設(shè)計思想圖，想想自己每天熬夜在自己電腦上改來改去，想想在設(shè)計過程中每一次面對困難又解決的快樂……不

31、管會是怎么樣的結(jié)果，至少自己真正努力過，就不會有遺憾，一周，我一直抱著這樣的信念堅持到最后一刻。一周的課程設(shè)計結(jié)束了，回想起來，自己的收獲真的不少，努力總會有收獲，這是永遠(yuǎn)都不變的道理。我想我自己在以后的生活中就算再遇到再大的困難，想想這一次的經(jīng)歷，自己也會多一點堅持的勇氣和決心。設(shè)計結(jié)束了，我發(fā)現(xiàn)我也更加喜歡數(shù)電了，我會好好努力把這一課程學(xué)的更好。</p><p><b>　　8、主要參考文獻<