數(shù)電課程設(shè)計(jì)---交通燈控制電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）報(bào)告</p><p>　　課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 交通燈控制電路設(shè)計(jì) </p><p>　　院 系： 信息技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　班

2、 級(jí)： </p><p>　　設(shè) 計(jì) 者： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間：

3、2012/12/24----2012/12/28 </p><p><b>　　信息技術(shù)學(xué)院</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）任務(wù)書(shū)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目：交通燈控制電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)要求：</b></p>

4、;<p>　　完成一個(gè)交通燈控制電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)以下功能：</p><p>　　由一條主干道和一條支干道的匯合點(diǎn)形成十字交叉路口，為確保車(chē)輛安全、迅速地通行，在交叉路口的每個(gè)入口處設(shè)置了紅、綠、黃三色信號(hào)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(chē)輛有時(shí)間?？吭诮芯€內(nèi)。實(shí)現(xiàn)紅、綠燈的自動(dòng)指揮對(duì)城市交通管理現(xiàn)代化有著重要的意義。</p><p><b&

5、gt;　　設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：</b></p><p>　?。?）用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈。</p><p>　?。?）當(dāng)主干道允許通行亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈，而支干道允許亮綠燈時(shí)，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(shè)計(jì)30s和20s計(jì)時(shí)顯示電路。</p><p&

6、gt;　?。?）在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過(guò)程中間，要亮5s的黃燈作為過(guò)渡，設(shè)置5s計(jì)時(shí)顯示電路。</p><p><b>　　工作計(jì)劃及安排：</b></p><p>　　1、查閱資料。分析比較、選擇設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　2、總體設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)計(jì)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(gòu)建電路，進(jìn)行虛擬仿真;</p><p>　　4、調(diào)試。利用Proteus軟件的調(diào)試工具進(jìn)行分塊調(diào)試、整機(jī)聯(lián)調(diào);</p><p>　　5、故障排除。根據(jù)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，逐一查找原因，排除故障，使電路達(dá)到設(shè)計(jì)要求；</p><p>　　6、撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求寫(xiě)出設(shè)計(jì)思路、工作原理，畫(huà)出電路結(jié)構(gòu)框圖，繪出電路原理圖，給出設(shè)計(jì)參數(shù)及調(diào)試電

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

9、總結(jié)：</b></p><p>　　這星期的課程設(shè)計(jì)，當(dāng)中有苦也有樂(lè)，從苦樂(lè)中我學(xué)到了很多東西。不僅很好的復(fù)習(xí)了一下數(shù)電所學(xué)的內(nèi)容，而且提高了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力。 </p><p>　　第一天聽(tīng)了老師的講解，我了解了交通燈所要完成的各項(xiàng)要求和所需的各種器件。接下來(lái)就是去圖書(shū)館查資料，仔細(xì)看了幾本講解交通燈的書(shū)，我對(duì)所要設(shè)計(jì)的交通燈有了進(jìn)一步的了解。設(shè)計(jì)好電路后，我進(jìn)行電路的仿真

10、。仿真出來(lái)后發(fā)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)錯(cuò)了，我觀察了數(shù)字的變化，經(jīng)過(guò)多次嘗試，改了兩片161的級(jí)聯(lián)和脈沖，最后倒計(jì)時(shí)和燈都符合要求了。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)不僅僅是一次動(dòng)手能力的實(shí)踐，也是鍛煉我們思維能力和意志力的實(shí)踐，我們從書(shū)上學(xué)到的是死知識(shí)，但通過(guò)課程設(shè)計(jì)，活躍了我們的思維，也給了我們一個(gè)發(fā)揮自己創(chuàng)新能力的機(jī)會(huì)。</p><p>　　既是動(dòng)手實(shí)踐就會(huì)遇到各種問(wèn)題，也會(huì)面對(duì)重重困難，不畏艱難

11、，就是我們解決問(wèn)題的方法。感謝老師為我們提供這次的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)和悉心的指導(dǎo)。</p><p><b>　　指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：</b></p><p><b>　　成績(jī)：</b></p><p>　　填表時(shí)間：指導(dǎo)教師簽名：</p><p><b>　　目 錄</b>

12、</p><p><b>　　一 設(shè)計(jì)目的5</b></p><p>　　二 設(shè)計(jì)要求和指標(biāo)5</p><p><b>　　三 設(shè)計(jì)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(jié)果與分析8</p><p>　　3.3.1主控制電路8</p><p>　　3.3.2時(shí)鐘計(jì)時(shí)器9</p><p>　　3.3.3譯碼器10</p><p>　　3.3.4 時(shí)間顯示11</p><p>　　3.3.5 總原理圖12</p

14、><p>　　四 本次設(shè)計(jì)改進(jìn)建議12</p><p><b>　　五 總結(jié)13</b></p><p>　　六 主要參考文獻(xiàn)13</p><p><b>　　一 設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(xué)會(huì)用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)的原理圖進(jìn)行仿真。</p><p>　　6熟悉數(shù)字交通燈控制電路的設(shè)計(jì)與制作。</p><p><b>　　二

16、設(shè)計(jì)要求和指標(biāo)</b></p><p><b>　　(一)設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈。</p><p>　　2.當(dāng)主干道允許通行亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈，而支干道允許亮綠燈時(shí)，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(shè)計(jì)30s和20s計(jì)時(shí)顯示電路。</p><p>　　4.在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過(guò)程中間，要亮5s的黃燈作為過(guò)渡，設(shè)置5s計(jì)時(shí)顯示電路。</p><p><b>　?。ǘ┰O(shè)計(jì)指標(biāo)</b></p><p>　　1．設(shè)計(jì)秒脈沖發(fā)生器</p><p><b>　　2．設(shè)計(jì)交通燈定時(shí)</b&

18、gt;</p><p><b>　　3．設(shè)計(jì)交通燈控制</b></p><p><b>　　4．設(shè)計(jì)交通燈譯碼</b></p><p>　　5．設(shè)計(jì)交通燈顯示時(shí)間</p><p><b>　　三 設(shè)計(jì)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(jī)電路的設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程中，遇到什么問(wèn)題，其原因及解決的辦法。</p><p>　　5.分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫(huà)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(chē)道的交通燈的運(yùn)行狀態(tài)共有4種交通燈是同步的。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。</p><p>　

21、　TL: 表示甲車(chē)道或乙車(chē)道綠燈亮的時(shí)間間隔為15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，TL=0。     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。     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)始下個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)。</p>&l

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

23、道紅燈亮，乙車(chē)道黃燈亮。表示甲車(chē)道禁止通行，乙車(chē)道上的車(chē)輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TL時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。   （4）甲車(chē)道紅燈亮，乙車(chē)道黃燈亮。表示甲車(chē)道禁止通行，乙車(chē)道上位過(guò)縣停車(chē)線的車(chē)輛停止通行，已過(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。黃燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)。    

24、 交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制的。設(shè)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(yīng)送出甲、乙車(chē)道紅、黃、綠燈的控制信號(hào)。</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(gè)非門(mén)，08、20芯片同上）</p><p>　　電阻：200歐姆—9個(gè) 15K歐姆—1個(gè) 68K歐姆—1個(gè) </p><p>　　電容：0.01uF—1片 10uF—2片<

26、;/p><p>　　其他：發(fā)光二極管—6個(gè)</p><p>　　3.3仿真結(jié)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(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，選用兩個(gè)D觸發(fā)器FF1、FFO做為時(shí)序寄存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件為T(mén)L

27、和TY，當(dāng)控制器處于Q1n+1Q0n+1＝ 00狀態(tài)時(shí)，如果TL＝ 0，則控制器保持在00狀態(tài)；如果，則控制器轉(zhuǎn)換到Q1n+1Q0n+1＝ 01狀態(tài)。這兩種情況與條件TY無(wú)關(guān)，所以用無(wú)關(guān)項(xiàng)"X"表示。其余情況依次類推，同時(shí)表中還列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST。</p><p><b>　　圖2 主控制電路</b></p><p>　　3.3.2時(shí)鐘計(jì)時(shí)器

28、</p><p>　　這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)是用555定時(shí)器加上3個(gè)74ls90作為1000分頻電路組成的。</p><p><b>　　圖3 計(jì)時(shí)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(shí)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(shí)加到定時(shí)器74LS160芯片的情況下，通過(guò)芯片74LS10將會(huì)輸出TY、TY非；TL、TL非。即TY和TY非放大的結(jié)果是秒脈沖的5倍；TL和TL非放大的結(jié)果是秒脈沖的25倍。前者輸出的信號(hào)是后者的1/5。將定時(shí)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(huì)輸出高低變化的電平?？刂破髦械男盘?hào)在送給由芯片74LS0

30、8組成的譯碼器后再通過(guò)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(jié)果最終通過(guò)小燈的正常閃爍來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　圖4譯碼器</b></p><p>　　3.3.4 時(shí)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(duì)74LS160的輸出信號(hào)進(jìn)行譯碼，然后通

31、過(guò)七段數(shù)碼管顯示出74LS160的計(jì)數(shù)。即交通燈需要顯示的時(shí)間。</p><p><b>　　圖5 時(shí)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(shè)計(jì)改進(jìn)建議</p><p>　

32、　1、能實(shí)現(xiàn)的功能，交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和計(jì)時(shí)時(shí)間的顯示，基本能實(shí)現(xiàn)甲、乙道路直行和轉(zhuǎn)彎燈的顯示功能。</p><p>　　2、不足之處，交通燈中沒(méi)有右轉(zhuǎn)燈，用的芯片太多，還可以改進(jìn)。</p><p>　　3 仿真圖不美觀，還可以改進(jìn)。</p><p><b>　　五 總結(jié)</b></p><p>　　這星期的課程設(shè)計(jì)，當(dāng)中

33、有苦也有樂(lè)，從苦樂(lè)中我學(xué)到了很多東西。不僅很好的復(fù)習(xí)了一下數(shù)電所學(xué)的內(nèi)容，而且提高了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力。 </p><p>　　第一天聽(tīng)了老師的講解，我了解了交通燈所要完成的各項(xiàng)要求和所需的各種器件。接下來(lái)就是去圖書(shū)館查資料，仔細(xì)看了幾本講解交通燈的書(shū)，我對(duì)所要設(shè)計(jì)的交通燈有了進(jìn)一步的了解。設(shè)計(jì)好電路后，我進(jìn)行電路的仿真。仿真出來(lái)后發(fā)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)錯(cuò)了，我觀察了數(shù)字的變化，經(jīng)過(guò)多次嘗試，改了兩片161的級(jí)聯(lián)和脈沖，最后

34、倒計(jì)時(shí)和燈都符合要求了。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)不僅僅是一次動(dòng)手能力的實(shí)踐，也是鍛煉我們思維能力和意志力的實(shí)踐，我們從書(shū)上學(xué)到的是死知識(shí)，但通過(guò)課程設(shè)計(jì)，活躍了我們的思維，也給了我們一個(gè)發(fā)揮自己創(chuàng)新能力的機(jī)會(huì)。</p><p>　　既是動(dòng)手實(shí)踐就會(huì)遇到各種問(wèn)題，也會(huì)面對(duì)重重困難，不畏艱難，就是我們解決問(wèn)題的方法。感謝老師為我們提供這次的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)和悉心的指導(dǎo)。</p>

35、<p>　　六 主要參考文獻(xiàn) </p><p>　　1.閻石 數(shù)字電子技術(shù)技術(shù)基本教程 清華大學(xué)出版社</p><p>　　2.路勇 電子電路實(shí)驗(yàn)及傳真 清華出版社 北方交通大學(xué)出版社 2004.1</p><p>　　3.肖景和 數(shù)字集成電路應(yīng)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(jī)械工業(yè)出版社 2004</p><p>　　5.陳永甫 新編555集成電路應(yīng)用800例 電子工業(yè)出版社 2000</p><p>　　6.章忠全 電子技術(shù)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) 中國(guó)電力出版社 1999</p><p>　　7.謝自美 電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試 華中科技大學(xué)出版社 2000</p><p>　　8.高吉祥 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與