課程設計---交通信號燈控制器

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 數(shù)字電子技術基礎 </p><p>　　課題名稱 交通信號燈控制器 </p><p>　　專 業(yè) 應 用 物 理 </p><p>　　班 級 </p

2、><p>　　學 號 </p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　課程名稱： 數(shù)字電子技術</p><p>　　題 目：交通信號燈控制器</p><p>　　專業(yè)班級：應用物理0801</p>&l

3、t;p><b>　　學生姓名： </b></p><p><b>　　學 號： </b></p><p><b>　　指導老師： </b></p><p><b>　　審 批：</b></p><p>　　任務書下達日期 2011年6

4、月06日星期一</p><p>　　設計完成日期 2011年6月17日星期五</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　總體設計…………………………………………………1</p><p>　　1.基本原理與設計思路 ……………………………………1</p><p>　　2

5、.總電路圖 ………………………………………………3</p><p>　　二、單元電路分析……………………………………………4</p><p>　　用74LS160計數(shù)器構成5、21進制計數(shù)器……………4</p><p>　　D型鎖存器構成控制電路 ……………………………6</p><p>　　三、故障分析與電路改進…………………………………

6、…8</p><p>　　四、調(diào)試體會與總結(jié)…………………………………………9</p><p>　　五、附錄………………………………………………………10</p><p>　　1.元件器件清單…………………………………………10</p><p>　　2.課程設計成績評分表…………………………………11</p><p>

7、<b>　　一、總體設計</b></p><p>　　1.基本原理與設計思路</p><p>　　圖1 交通控制燈電路設計</p><p>　　& 如圖1所示為交通控制電路設計方案圖，根據(jù)概述中的設計思想及方法來實現(xiàn)下圖（圖2）的交通指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中描述的指示燈的轉(zhuǎn)換及每種狀態(tài)維持的時間（用數(shù)碼顯示管來顯示）。南北向（主干道）綠燈亮時

8、，東西向（支干道）紅燈亮。此時南北向上的車輛允許通行，東西向禁止通行。綠燈亮足規(guī)定時間TL后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。</p><p>　　& 南北向（主干道）黃燈亮時，東西向（支干道）紅燈亮。此時東西向上的車輛禁止通行，南北向上已過停車線的車輛允許通行，未過停車線的車輛禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時間TY后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。</p><p

9、>　　& 南北向（主干道）紅燈亮時，東西向（支干道）綠燈亮。支干道上的車輛允許通行；綠燈亮足規(guī)定時間TL后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。</p><p>　　&南北向（主干道）紅燈亮時，東西向（支干道）黃燈亮。此時主干道上的車輛禁止通行，此時支干道上已過停車線的車輛允許通行，未過停車線的車輛禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時間TY后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到第一種工作狀態(tài)。&

10、lt;/p><p>　　圖2 交通指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖</p><p><b>　　2.總電路圖</b></p><p><b>　　二、單元電路與分析</b></p><p>　　1.用74LS160計數(shù)器構成5、21進制計數(shù)器</p><p>　　圖74LS160構成的5、21進

11、制計數(shù)器</p><p>　　計數(shù)器選用74LS160進行設計。74LS160是4位十進制同步計數(shù)器，它具有同步清零，同步置數(shù)的功能。定時器采用兩片74LS160計數(shù)器來設計。</p><p>　　74LS160功能表如下</p><p>　　計數(shù)器可以利用CLR端復位計數(shù)或LOAD端置位計數(shù)，在TL控制時形成21進制計數(shù)，在TY控制時形成五進制計數(shù)。在實際應用中，

12、TL和TY通過控制器產(chǎn)生ST信號以控制計數(shù)器的復位或置位，因此計數(shù)器在秒脈沖和控制器的作用下，進行兩輪計數(shù)，分別為20和4，以對整個電路進行定時，在不斷電的情況下無限循環(huán)。</p><p>　　2.D型鎖存器構成控制電路</p><p>　　74LS153的功能表 74LS74的功能表</p><p>　　交通燈整個控制點電路是由秒脈沖、計數(shù)器、控制

13、器組成，其中主干道和支干道的交通燈如圖所示，D觸發(fā)器和計數(shù)器的時鐘信號均有系統(tǒng)中的標準時鐘——秒脈沖提供，為了提高電路的驅(qū)動能力同時消除電路的時間延遲，D觸發(fā)器的時鐘信號還要通過一個非門連接，整個控制電路的核心為控制器：其由D觸發(fā)器和74LS153譯碼器組成，其輸入輸出有以下三個方程決定。</p><p><b>　　電路的工作情況</b></p><p>　　設控制

14、器的初始狀態(tài)為Z0=00，南北向（主道）綠，東西向（支道）紅，南北向（主道）車通行，行人禁止橫穿；支道禁止車通行，行人可橫穿；當Z0的持續(xù)時間小于24秒時，TL = 0，控制器保持Z0狀態(tài)不變。當Z0的持續(xù)時間等于24秒時，TL = 1，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，并轉(zhuǎn)換到下一個狀態(tài)Z1=01，主道黃亮，支道紅，主干道車緩慢行駛，支干道車禁止通行，行人準備通行；黃燈時間4秒到時TY = 1，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，并轉(zhuǎn)換到下一個狀態(tài)

15、Z2=11，主道紅，支道綠，主道禁止車通行，行人可橫穿；支道車通行，行人禁止通行當綠燈亮足20秒，TL = 1，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，并轉(zhuǎn)換到下一個狀態(tài)Z3=10，主道紅，支道黃亮，主干道車禁止通行，支干道車緩慢行駛，行人準備通行；當4秒到時，TY = 1，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，并轉(zhuǎn)換到下一個狀態(tài)Z0=00，按照這種判斷、分析，將這四種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換無限循環(huán)。</p><p>　　三、故障分析與電路改進&

16、lt;/p><p>　　1.連接好仿真電路后，顯示器沒有數(shù)字出現(xiàn)，經(jīng)過仔細檢查，發(fā)現(xiàn)信號發(fā)生器沒有連接好，導致了計數(shù)器沒有脈沖的輸入。于是就緊湊了器件的連接。</p><p>　　2.綠燈亮的時間并不是設計要求的，且有一盞黃燈不亮。</p><p>　　更改了計數(shù)器輸出口與選擇器 與門的借口，最終符合了要求。通過與另一盞黃燈的電路連接線路，發(fā)現(xiàn)不亮的黃燈的線路連接有誤，

17、誤將或非門接成了與非門。</p><p><b>　　四、調(diào)試體會與總結(jié)</b></p><p>　　為提高仿真效率，對于電路系統(tǒng)需要用到的時鐘脈沖、電源、輸出顯示部件，設計時可先用系統(tǒng)中的模型替代。等仿真結(jié)果滿足要求以后，再將自己設計的脈沖產(chǎn)生電路模塊、電源模塊、顯示模塊接入總體電路中。通過對該題目的設計及仿真分析，體會到實際應用中，完全由純硬件組成的電路還是過于復

18、雜，調(diào)試比較麻煩，故障點比較多，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也不太確定。</p><p>　　通過這次的課程設計，對計數(shù)器、數(shù)據(jù)選擇器、門電路等有了更深的理解與認識，不僅僅停留在書本層面，有了學以致用的感覺。對于我的設計能力、思維動手能力都有很大的提高。不僅僅學習了軟件知識，還提高了我們專業(yè)素質(zhì)。非常喜歡類似的課程設計。</p><p><b>　　五、附錄</b></p>

19、;<p><b>　　1.元器件清單</b></p><p>　　2.課程設計成績評分表</p><p>　　電氣與信息工程系課程設計評分表</p><p>　　指導教師簽名：________________</p><p>　　日 期：________________ </p>