數(shù)電課程設(shè)計(jì)--交通控制器

1、<p>　　數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　交通控制器</b></p><p>　　2015年 6月 25 日</p><p><b>　　成績(jī)?cè)u(píng)定?</b></p><p>　　一、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量、答辯情況及其平時(shí)表現(xiàn)綜合評(píng)定）。</p&g

2、t;<p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)目的……………………………………………………………………3</p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求…………………………………………………………………4</p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù) ……………………………………………………………………4</p>&

3、lt;p>　　設(shè)計(jì)要求 ……………………………………………………………………4</p><p>　　三、設(shè)計(jì)電路的總體結(jié)構(gòu)……………………………………………………………5</p><p>　　電路的總體原理框圖 ………………………………………………………5</p><p>　　工作原理 ……………………………………………………………………5</p>

4、<p>　　元器件名稱 …………………………………………………………………6</p><p>　　四、各部分電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………………7</p><p>　　1HZ信號(hào)發(fā)生器 ……………………………………………………………7</p><p>　　15秒蜂鳴器報(bào)警電路 ……………………………………………………8<

5、/p><p>　　模擬欄桿電路 ……………………………………………………………9</p><p>　　五、整體電路圖………………………………………………………………………10</p><p>　　六、設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………………………………11</p><p>　　設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法 …………………………

6、…………11</p><p>　　設(shè)計(jì)體會(huì) …………………………………………………………………11</p><p>　　附錄 …………………………………………………………………………………12</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………13</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)目的

7、</b></p><p>　　鞏固和加深所學(xué)電子技術(shù)課程的基本知識(shí)，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力以及獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力</p><p>　　培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)課題需要選擇所需參考書(shū)、查閱手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的能力，提高學(xué)生獨(dú)立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力</p><p>　　通過(guò)設(shè)計(jì)方案的分析比較、設(shè)計(jì)計(jì)算、元件選擇及電路安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的工程設(shè)計(jì)

8、方法</p><p>　　提高學(xué)生的動(dòng)手能力，掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法，學(xué)會(huì)對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和對(duì)整機(jī)指標(biāo)的調(diào)試方法</p><p>　　了解與課題有關(guān)的電路以及元器件的工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果，能正確繪制電路圖等</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></

9、p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　當(dāng)火車由東向西或由西向東通過(guò)P1P2段，且當(dāng)火車的任何部分位于P1P2之間時(shí)，欄桿A、B應(yīng)同時(shí)放下，否則A、B同時(shí)抬起。</p><p>　　路口設(shè)置紅、綠兩色交通燈指示燈。在欄桿A、B放下時(shí)，路口的紅色交通燈亮，綠色交通燈滅；當(dāng)欄桿A、B抬起時(shí)，路口的綠色交通燈亮，紅色交通燈滅。<

10、;/p><p>　　在欄桿A、B剛抬起或剛放下時(shí)，鳴響警鈴，要求鈴聲持續(xù)15秒;同時(shí)用數(shù)碼顯示器顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1．當(dāng)火車由東向西或由西向東通過(guò)P1P2段，且當(dāng)火車的任何部分位于P1P2之間時(shí)，欄桿A、B應(yīng)同時(shí)放下，否則A、B同時(shí)抬起。</p><p>　　

11、2．路口設(shè)置紅、綠兩種顏色交通指示燈。在欄桿A、B放下時(shí)，路口的紅色交通燈亮，綠色交通燈滅,模擬欄桿放下；當(dāng)欄桿A、B抬起時(shí)，路口的綠色交通燈亮，紅色交通燈滅，模擬欄桿抬起。</p><p>　　3．在欄桿A、B剛抬起或剛放下時(shí)，鳴響警鈴，要求鈴聲持續(xù)15秒;同時(shí)用數(shù)碼顯示器顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。</p><p>　　三、設(shè)計(jì)電路的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　設(shè)計(jì)要求用

12、兩個(gè)壓敏元件信號(hào)控制兩種顏色的交通燈和15秒倒計(jì)時(shí)，同時(shí)還用鳴響警鈴以通知行人是否可行以及何時(shí)可行，最后要用若干燈泡來(lái)模擬欄桿的收放以限行或者放行。所以，基于設(shè)計(jì)要求的系統(tǒng)電路至少應(yīng)包含以下電路模塊，邏輯電路部分、控制電路部分、倒計(jì)時(shí)顯示部分、模擬欄桿部分。具體設(shè)計(jì)方案很論證如下所示：</p><p>　　電路的總體原理框圖 </p><p>　　輸入信號(hào)X1、X2由壓敏元件發(fā)出：

13、</p><p>　　當(dāng)火車壓到壓敏元件時(shí)，X1（或X2）=1，否則X1（或X2）= 0。</p><p>　　輸出信號(hào)Z控制欄桿A、B及交通等的動(dòng)作：</p><p>　　Z =1時(shí)，A、B抬起，紅燈亮，綠燈滅；</p><p>　　Z =0時(shí)，A、B放下，紅燈滅，綠燈亮。</p><p>　　CP：控制電路的時(shí)鐘信

14、號(hào)，由555定時(shí)器產(chǎn)生，5V，1000Hz。</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　邏輯電路通過(guò)邏輯門(mén)電路控制信號(hào)燈變紅或者綠，通知行人是否有火車通過(guò)。</p><p>　　時(shí)鐘電路產(chǎn)生1HZ時(shí)鐘信號(hào)，控制其他各部分電路的工作。</p><p>　　控制電路產(chǎn)生15秒的高電平脈沖信號(hào)，控制計(jì)時(shí)

15、電路倒計(jì)時(shí)15秒。</p><p>　　模擬電路用于用八個(gè)燈的亮或者滅模擬柵欄的放下或者收起，受時(shí)鐘電路和邏輯電路的控制。</p><p>　　計(jì)時(shí)電路由兩個(gè)數(shù)碼管來(lái)顯示計(jì)時(shí)時(shí)間。</p><p><b>　　元器件名稱</b></p><p><b>　　各部分電路設(shè)計(jì)</b></p>

16、<p><b>　　1HZ信號(hào)發(fā)生器</b></p><p>　　上圖為由555構(gòu)成的多諧振蕩器，其輸出方波脈沖的周期為</p><p>　　T=0.7（R1+2R2）C</p><p>　　取C=10uF，在T=1S時(shí)，計(jì)算可得：R1+2R2=143K,考慮到占空比的影響，取R1=43K,R2=51K，此時(shí)輸出近似為1HZ的方波

17、</p><p>　　15秒蜂鳴器報(bào)警電路</p><p>　　15秒蜂鳴器報(bào)警電路——由一個(gè)74LS12和一個(gè)555構(gòu)成。</p><p>　　74LS123為不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在紅燈或者綠燈信號(hào)的控制下，調(diào)整電阻和電容，使其輸出信號(hào)低電平為15秒，即會(huì)觸發(fā)產(chǎn)生15秒的低電平信號(hào)，輸出至555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，調(diào)整555的相關(guān)電阻和電容值即可觸發(fā)產(chǎn)生15秒的

18、高電平信號(hào)，該信號(hào)接至蜂鳴器即可使蜂鳴器產(chǎn)生15秒的鳴響。</p><p><b>　　模擬欄桿電路</b></p><p>　　模擬欄桿電路由兩個(gè)74LS194N和一些門(mén)電路組成，由八個(gè)燈泡來(lái)模擬欄桿的狀態(tài)。</p><p>　　74LS194N為4位移位寄存器。由74LS194N和門(mén)電路構(gòu)成的模擬欄桿電路通過(guò)接收蜂鳴報(bào)警電路和時(shí)序控制電路的

19、脈沖信號(hào)，模擬火車通過(guò)時(shí)欄桿的狀態(tài)：火車來(lái)到時(shí)欄桿逐漸下降（紅燈依次亮起）同時(shí)進(jìn)行十五秒計(jì)時(shí)，當(dāng)火車離開(kāi)后欄桿逐漸升起（紅燈依次熄滅）并進(jìn)行十五秒計(jì)時(shí)。</p><p><b>　　五、整體電路圖</b></p><p><b>　　見(jiàn)附錄。</b></p><p><b>　　六、設(shè)計(jì)總結(jié)</b>&

20、lt;/p><p>　　設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法</p><p>　　74LS123產(chǎn)生非標(biāo)準(zhǔn)的15秒低電平脈沖</p><p>　　分析及解決：74LS123為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，我采用一邊觀察74LS123的輸出波形，一邊調(diào)節(jié)2.2M的電阻，因?yàn)槔碚撚?jì)算和實(shí)際電路有誤差，故需要在實(shí)際的基礎(chǔ)上調(diào)整其至適當(dāng)值。</p><p>　　第二片555定

21、時(shí)器無(wú)法產(chǎn)生15秒的高電平脈沖</p><p>　　分析及解決：若74LS123產(chǎn)生了15秒的低電平脈沖信號(hào)，而555定時(shí)器無(wú)法產(chǎn)生15秒的高電平脈沖，可能的原因?yàn)殡娮枳柚嫡{(diào)整不當(dāng)，將1.5M電阻微調(diào)即可產(chǎn)生15秒的高電平脈沖。</p><p>　　用八個(gè)燈模擬柵欄放下和抬起時(shí)無(wú)法做到逐個(gè)點(diǎn)亮，并且逆序逐個(gè)熄滅</p><p>　　分析及解決：因?yàn)橐黄?4LS194

22、只能控制四個(gè)燈逐個(gè)點(diǎn)亮或者逐個(gè)熄滅，用四個(gè)燈模擬較為簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。用八個(gè)燈進(jìn)行模擬時(shí)需要用兩片74LS194，第一片控制前四個(gè)燈，第二片控制后四個(gè)燈，但為了做到熄滅時(shí)，逐個(gè)熄滅，邏輯電路比較復(fù)雜，需要增加前四個(gè)燈和后四個(gè)燈之間的邏輯信號(hào)，來(lái)判斷前四個(gè)燈是否已經(jīng)全亮信號(hào)和后四個(gè)燈是否已經(jīng)全滅，使前后制約，做到逐個(gè)熄滅。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p>&l

23、t;p>　　此次課程設(shè)計(jì)是對(duì)以往所學(xué)知識(shí)的全面的檢驗(yàn)和提高。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新能力。由于設(shè)計(jì)的缺陷在一定程度上又培養(yǎng)了糾錯(cuò)能力，使知識(shí)融會(huì)貫通，對(duì)數(shù)字電路的理解又上升到一個(gè)更高的層次，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣。此次課程設(shè)計(jì)使我熟練掌握了仿真軟件的使用，培養(yǎng)了工程的思維，初步學(xué)會(huì)了以一個(gè)工程人的角度去考慮問(wèn)題，而不再是拘泥于理論計(jì)算結(jié)果。管中窺豹，可見(jiàn)一斑，從此次課程設(shè)計(jì)中還可以看出工程設(shè)計(jì)的一般步驟，對(duì)一個(gè)實(shí)際性的

24、問(wèn)題要提出若干個(gè)不同的方案，同時(shí)要對(duì)不同的方案進(jìn)行可行性分析，找出最優(yōu)方案，而不再是像考試那樣只要提出一種方法即可，培養(yǎng)了我們舉一反三的能力。另一方面，此次課程設(shè)計(jì)是對(duì)以往知識(shí)的一次提升性總結(jié)。希望以后能夠有更多的機(jī)會(huì)接觸到類似的課程設(shè)計(jì)，因?yàn)樗_實(shí)能夠增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附

25、1：系統(tǒng)原理圖</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[3] 童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2001.414-417.</p><p>　　[4] 彭介華。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，1997.3-45.</p><p>