交通信號燈控制器課程設計

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 數字電子技術 </p><p>　　課題名稱 交通信號燈控制器 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2015 年 3 月 14 日</p>

3、<p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　課程名稱 數字電子技術 </p><p>　　課 題 交通信號燈控制器 </p><p>　　專業(yè)班級 電氣工程及其自動化 </p>

4、;<p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導老師 </p><p>　

5、　審 批 </p><p>　　任務書下達日期 2015 年 3 月 2 日</p><p>　　任務完成日期 2015 年 3 月 14 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　

6、一. 總體思路………………………………………………………………………2</p><p>　　二. 程序控制流程…………………………………………………………………</p><p>　　三. 電路所用元件簡介……………………………………………………………</p><p>　　(一) 74ls192 十進制逆時計數器</p><p>　?。ǘ?4

7、ls02 或非門………………………………………………………………</p><p>　?。ㄈ?4ls04六非門………………………………………………………………</p><p>　?。ㄋ模?4ls32四2輸入或門…………………………………………………………</p><p>　?。ㄎ澹?4ls00四2輸入與非門………………………………………………………</p>

8、;<p>　　四. 各模塊功能介紹…………………………………………………………………</p><p>　?。ㄒ唬┑褂嫊r電路…………………………………………………………………</p><p>　?。ǘ┎襟E控制電路…………………………………………………………………</p><p>　?。ㄈ┙煌艨刂齐娐贰?

9、lt;/p><p>　　五. 總電路設計………………………………………………………………………</p><p>　　六. 電路安裝與調試…………………………………………………………………</p><p>　　(一) 電路安裝……………………………………………………………………</p><p>　?。ǘ╇娐氛{試………………………………………………

10、………………………</p><p>　　七. 故障分析與電路改進……………………………………………………………</p><p>　　(一) 常見的故障現象………………………………………………………………</p><p>　　(二) 產生故障的原因………………………………………………………………</p><p>　　(三) 檢查故障的一般方法…

11、………………………………………………………</p><p>　　八. 總結與設計調試體會……………………………………………………………</p><p>　　九. 附錄…………………………………………………………………………</p><p>　?。ㄒ唬╇娮釉骷毐怼?lt;/p><p>　?。ǘ┛?/p>

12、電路圖………………………………………………………………………</p><p>　?。ㄈ﹨⒖嘉墨I………………………………………………………………………</p><p>　?。ㄋ模┱n程設計評分……………………………………………………………………</p><p><b>　　一、總體思路</b></p><p>　　一般情

13、況下十字路口東西方向和南北方向的車流量不同，所以為各方向分配的時間也不同。顯然，分三步控制不能達到讓各方向時間不同的目的，所以我們選擇分四個步驟：</p><p>　　(1)南北方向綠燈亮50秒，東西方向紅燈亮50秒；</p><p>　　(2)南北方向黃燈亮3秒，東西方向繼續(xù)亮紅3秒；</p><p>　　(3)南北方向紅燈亮40秒，東西方向綠燈亮40秒；<

14、/p><p>　　(4)南北方向繼續(xù)紅燈，東西方向黃燈亮3秒。</p><p><b>　　流程如下圖所示：</b></p><p>　　我們可以用兩個十進制減法計數器做一個100進制以內的倒計時器，當計數到零時，發(fā)出一個借位信號給一個四進制步驟控制器，步驟控制器控制邏輯電路輸出下一個時間給倒計時器的置數端，如此循環(huán)下去。同時，步驟控制器也控制交通

15、燈的明暗。</p><p><b>　　二、程序控制流程</b></p><p>　　三、電路所用元件簡介</p><p>　?。ㄒ唬?74ls192 十進制逆時計數器</p><p>　　1、 74ls192的引腳圖：</p><p>　　2、74ls192的功能表：</p>&l

16、t;p><b>　　它的主要功能為：</b></p><p>　?、?CPU為加計數時鐘輸入端，CPD為減計數時鐘輸入端。 ② LD為預置輸入控制端，異步預置。 ③ CR為復位輸入端，高電平有效，異步清除。 ④ CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出， ⑤ BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負脈沖輸出。</p><

17、;p>　?。ǘ?74ls02 或非門</p><p>　　1、74ls02的引腳圖：</p><p>　　2、74ls02的功能表</p><p>　　74ls02引腳功能：實現2輸入四或非門功能，常用于各種數字電路中</p><p>　?。ㄈ?74ls04六非門</p><p>　　1、74ls04的引腳圖

18、 ：</p><p>　　2、74ls04的功能：</p><p>　　74ls04是6非門(反相器)他的工作電壓5V，他的內部含有6個coms,反相器的作用就是反相把1變成0。</p><p>　?。ㄋ模?74ls32四2輸入或門</p><p>　　1、74ls32的引腳圖 ：</p><p>　　2、74ls32

19、的功能：</p><p>　　74ls32是四2輸入或門，常用在各種數字電路以及單片機系統(tǒng)中。 表達式為：Y=A B 引腳排列圖管腳功能：左下1--1A，2--1B， </p><p>　　3--1Y；4--2A，5--2B，6--2Y；7--GND； 右起：右上8--3Y，9--3A，10--3B；11--4Y，12--4A， 13--4B；14--V

20、CC 其中A，B為輸入端，Y為輸出端，GND為電源負極，VCC為電源正極</p><p>　　（五） 74ls00四2輸入與非門</p><p>　　1、74ls00的注腳：</p><p>　　2、74ls00的真值表：</p><p>　　3、74ls00的功能：</p><p>　　74LS00（二輸入與非）、

21、74LS02（二輸入或非）、74LS04（非）、74LS08（二輸入與）、74LS32（二輸入或）在此不做介紹</p><p>　　四、 各功能模塊介紹</p><p><b>　?。ㄒ唬?倒計時電路</b></p><p>　　將74192的UP端全部接高電位，低位的DOWN端接秒脈沖信號，高位的DOWN端接低位的借位端BO’。這樣就組成了1

22、00進制以內的倒計時計數器。再將高位的BO’端分別接到兩芯片的LOAD’端，每當計數到零時就會重新置入一個數。</p><p>　　正常工作時CLR接地。單元電路如下圖所示：</p><p>　?。ǘ?步驟控制電路</p><p>　　步驟控制電路主要由74160、74138和一些門電路構成。74160被做成4進制加法計數器，任何一個計數顯示單元發(fā)出的借位信號都能

23、使之進入下一步驟。步驟數傳給譯碼器74138被翻譯為高低信號與門電路一起控制交通燈的明滅，也控制著每步需要置的時間值。</p><p>　　分別將74160的ENP、ENT端都接高電位，再將輸出端QA、QB接入與非門，輸出接到置數端LOAD’，即可構成一個四進制加法計數器。任何倒計時單元電路高位端發(fā)出借位信號都能使該計數器加1。</p><p>　　單元電路如下圖所示：</p>

24、<p>　　邏輯電路的真值表如下所示：</p><p>　　南北方向所顯示的時間應該是49-0、3-0、39-0，由于74192是異步清零，所以要置的數應在原有的基礎上加1，即為50、3、40。</p><p>　?。ㄈ┙煌艨刂齐娐?lt;/p><p>　　譯碼器發(fā)出的高低電平信號，即為步驟信號，控制著交通燈的明滅。</p><p&

25、gt;<b>　　電路圖如下所示：</b></p><p>　　為了實現交通燈的閃爍功能，接入一個手動開關，即可在6-22點時間段輸出高電平信號，在22-6點時間段輸出低電平信號。該信號與譯碼器的紅綠燈信號一起接到一個與門，起到開關的作用，6-22點允許譯碼器的信號通過，22-6點關閉信號燈。同時，該信號反相后與譯碼器的黃燈信號一起接到一個或門。6-22點為低電平信號，黃燈由譯碼器的信號控制

26、；22-6點為高電平信號，黃燈一直工作，不論譯碼器是什么信號。而且，控制黃燈的信號和秒脈沖的信號接入一個與門后，即可實現黃燈閃爍的功能。</p><p><b>　　五、 總電路設計</b></p><p><b>　　總電路圖如下</b></p><p>　　六、 電路安裝與調試</p><p>

27、<b>　　(一)電路安裝</b></p><p>　　考慮到如果整體電路都安裝好后在檢查調試電路會很麻煩，而且比較難找出問題出在哪，所以我們分步安裝調試檢查。首先我們確認所有元器件都是完好的、芯片無引腳掉落并且工作正常，所有導線無損壞。</p><p><b>　　(二) 電路調試</b></p><p><b&g

28、t;　　1、調試方法</b></p><p><b>　?、?通電觀察</b></p><p>　　把經過準確測量的元件接好電路。觀察有無異?，F象，包括有無冒煙，是否有異常氣味，手摸器件是否發(fā)燙，電源是否有短路現象等。如果出項異常，應急時切掉電源，徹底排除故障后才能通電。然后測量各電路總電源電壓和期間的引腳的點電壓，以保證元器件的正常。</p>

29、<p><b>　?、?靜態(tài)調試：</b></p><p>　　在沒有外加信號的條件下進行調試。本次課程設計主要是通過靜態(tài)測試數字電路的各輸入端和輸出端的高低電平及其邏輯關系，可以即時發(fā)現已經損壞的元器件，判斷電路工作情況，并及時調整電路參數，是電路工作狀態(tài)符合設計要求。</p><p><b>　?、?動態(tài)調試</b></p

30、><p>　　動態(tài)調試是在靜態(tài)調試的基礎上進行。調試的方法是在電路的輸入端接入適當的頻率和幅值的信號，查看電路工作情況。</p><p>　　七、 故障分析與電路改進</p><p>　　(一) 常見的故障現象</p><p>　　在本次課程設計中常見的故障現象：</p><p>　　1、計數器不能正確計數；</p&

31、gt;<p>　　2、電路的延時現象使兩個計數器不能同時工作；</p><p>　　3、倒計時時間不正確；</p><p>　　4、芯片與各接觸點的接觸不良問題；</p><p><b>　　5、計數出現紊亂。</b></p><p>　　(二) 產生故障的原因</p><p>　　

32、故障產生的原因很多，情況也很復雜，有的是一種原因引起的簡單故障，有的是多種原因相互作用引起的故障。本實驗產生故障的原因主要有以下幾種：</p><p>　　1、定型芯片使用異端時間后出現故障，元器件損壞，連接線路是發(fā)生短路或斷路（接插件接觸不良）；</p><p>　　2、新設計安裝的電路來說，故障原因可能是，實際電路與設計的原理圖不符；元器件使用不當或損壞，設計的電路本身就存在某些缺點，

33、不滿足技術要求，連線發(fā)生短路或斷路現象等。 </p><p>　　3、儀器使用不正引起的故障；</p><p>　　4、線路受內在、外在干擾。</p><p>　　(三) 檢查故障的一般方法</p><p>　　1、直接觀察法：直接觀察法包括不通電檢查和通電檢查。檢查儀器的選用和使用是否正確；電源電壓是否符合要求；集成電路的引腳有無錯接和漏接

34、，互碰等情況；布線是否合理，電阻和電容有無燒焦和炸裂等。仔細觀察元器件有無發(fā)燙、冒煙，電子管是否亮。 </p><p>　　2、用萬用表檢查靜態(tài)工作點：電子電路的供電系統(tǒng)，電子管或三級管、集成塊的直流工作狀態(tài)（包括元、器件引腳、電源電壓）、線路中的電阻值等都可以用萬用表測定。當測量值與正常值相差較大時，經過分析可以找到故障。<

35、/p><p>　　3、對比法：懷疑某一電路存在問題時，可將此電路與工作狀態(tài)相同的正常電路的參數進行一一對比，從中找到電路的不正常情況，進而分析故障原因，判斷故障點。</p><p>　　4、部件替換法：有時故障比較隱蔽，不能一眼看出，可以找與故障儀器同型號的儀器，可以將儀器中的部件、元器件、等替換有故障的相應部件，以縮小故障范圍。</p><p>　　5、短路法：用萬用

36、表測量管腳對地無電壓。</p><p>　　6、斷路法：短路法用于檢查短路故障最有效。把穩(wěn)定的電壓接入一帶故障的電路，使輸出電流過大，我們采取依次斷開電路的某一支路的辦法來檢查故障。</p><p>　　八、 總結與設計調試體會</p><p>　　這是將理論與實踐緊密聯系在一起的課程設計，在沒有充足經驗的的情況下，我們走的是用時間換取成果的路線。在真正動手設計之前

37、，我和隊友就花了很長時間再圖書館查資料，對各種芯片的功能都進行了比較深刻的了解，并且結合上網查的資料，設計出初步電路，經過多次修改才確定了最終的方案?？赡芪覀兊姆桨覆皇亲罾硐氲?，但這是我們自己親手設計用Multisim軟件進行連接、仿真再修改，如此反復才得到的結果。通過這次課程設計，讓我們認識到開動腦筋和動手的重要性，我初步把數電知識理論與實踐聯系起來，使我所學的數字邏輯知識得到了的一定程度的運用，也培養(yǎng)了我對數電的學習興趣。同時也讓我

38、們意識到團隊合作的重要性</p><p><b>　　九、 附錄</b></p><p>　?。ㄒ唬╇娮釉骷毐?lt;/p><p><b>　?。ㄈ﹨⒖嘉墨I</b></p><p>　　《電子技術基礎實驗》高等教育出版社--------------------陳大欽 主編</p>&

39、lt;p>　　《數字電子技術》第五版 高等教育出版社------------------閻石 主編</p><p>　　《數字電路邏輯設計》高等教育出版社--------------------王毓銀 主編</p><p>　　《數字電路與邏輯設計》電子工業(yè)出版社 -----------------鄧元慶 主編</p><p>　　《電子技術課程設計》 -

40、------------------------- 歷雅萍、易映萍編</p><p>　　《電子技術課程設計指導》------------ 彭介華、主編高等教育出版社</p><p>　　《電子線路設計、實驗、測試》 ----------謝自美主編　華中理工出版社</p><p><b>　　課程設計評分</b></p><