課程設(shè)計---交通信號燈控制器設(shè)置

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　課程名稱 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) </p><p>　　課題名稱 交通信號燈控制器設(shè)置 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級 電氣工程 </p&g

2、t;<p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2009 年11 月 5 日</p><p><b>　　目 錄<

3、;/b></p><p>　　一.設(shè)計總體思路……………………………………………………… ……………2</p><p>　　二.主電路分析………………………………… ……………………………………3</p><p>　　三.流程控制圖 ………………………………………………………………………4</p><p>　　四.基本功能電路設(shè)計………

4、………………………………………………………4</p><p>　　4.1倒計時電路 ………………………………………………………………4</p><p>　　4.2步驟控制電路 ……………………………………………………………5</p><p>　　4.3交通燈狀態(tài)顯示及置數(shù)控制電路………………………………………………6</p><p>　　

5、4.4交通燈定時及其總電路……………………………………………………8</p><p>　　五.電路的安裝及調(diào)試………………………………………………………………9六.故障分析及調(diào)試與電路改進 …………………………………………………10</p><p>　　七.課程設(shè)計總結(jié)與設(shè)計調(diào)試體會 ………………………………………………10</p><p>　　八.附錄（元器件清

6、單） …………………………………………………… …12</p><p>　　九.參考文獻 … …………………………………………………………………12</p><p>　　十.課程設(shè)計成績評分表 …………………………………………………………13</p><p><b>　　一．設(shè)計總體思路</b></p><p>

7、;　　一般情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>　　南北方向綠燈亮60秒，東西方向紅燈亮60秒；</p><p>　　南北方向黃燈亮5秒，東西方向繼續(xù)紅燈；</p><p>　　南北方向紅燈亮30秒，東西方向綠燈亮30秒；</p>

8、;<p>　　南北方向繼續(xù)紅燈，東西方向黃燈亮5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(shù)器做一個100進制以內(nèi)的倒計時器，當計數(shù)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(shù)端，如此循環(huán)下去。同時，步驟控制器也控制交通燈的明暗。當然，

9、現(xiàn)實生活中紅燈的時間不可能連續(xù)顯示兩次，我們必須將這兩次時間結(jié)合成一次再發(fā)送到計時顯示電路。</p><p>　　實際顯示的時間應該是這樣的：</p><p>　　南北： 65s 5s 35s</p><p>　　東西： 65s 30s 5s&

10、lt;/p><p>　　然后，我們用六個十進制加法計數(shù)器做兩個60進制計數(shù)器和一個24進制計數(shù)器，這三個計數(shù)器又構(gòu)成了一個完整的時鐘。每當計時到6點和22點，讓24進制計數(shù)器控制邏輯電路發(fā)出脈沖信號給T觸發(fā)器，讓它將信號保存下來，同時也產(chǎn)生一個持續(xù)的控制信號。該信號控制著倒計時器的清零端，也控制著交通燈的明滅。</p><p><b>　　二．主電路分析</b></

11、p><p>　　主電路分為計數(shù)顯示和步驟控制二大部分。</p><p>　　計數(shù)顯示電路：共兩單元，每單元主要由2片74192和2片八段共陰顯示器構(gòu)成。74192開啟減法功能，置數(shù)端由高位借位信號控制，每當計數(shù)到零置入下一個待顯示的數(shù)。清零端由一個開關(guān)和擴展電路的信號共同控制。</p><p>　　步驟控制電路：主要由74160、74138和一些門電路構(gòu)成。74160被

12、做成4進制加法計數(shù)器，任何一個計數(shù)顯示單元發(fā)出的借位信號都能使之進入下一步驟。步驟數(shù)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><b>　　三.流程控制圖</b></p><p>　　四．基本功能電路設(shè)計</p><p><b>　　4.1倒計時電路</b>

13、;</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100進制以內(nèi)的倒計時計數(shù)器。再將高位的BO’端分別接到兩芯片的LOAD’端，每當計數(shù)到零時就會重新置入一個數(shù)。</p><p>　　正常工作時CLR接地。單元電路如下圖所示：</p><p><b>　　4.2步驟控制

14、電路</b></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(shù)端LOAD’，即可構(gòu)成一個四進制加法計數(shù)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(shù)器加1。同時，QA、QB接到譯碼器74138的輸入端A、B。再將74138的G2A’、G2B’接地，G1接高電位，即可讓74138把二進制數(shù)翻譯成高低電平。74138的輸出為低有效，將輸出

15、接了反相器后再結(jié)合門電路接到倒計時電路的各個輸入端，即可做成一個按步置數(shù)的邏輯電路。</p><p>　　邏輯電路的真值表如下所示：</p><p>　　步驟控制電路如下所示：</p><p>　　4.3交通燈狀態(tài)顯示及置數(shù)控制電路</p><p>　　整個交通燈狀態(tài)分為四部，真值表與狀態(tài)如圖4。主、支干道的紅、黃、綠信號燈主要由狀態(tài)控制器輸

16、出決定。用1表示燈亮。用0表示燈不亮。</p><p>　　由真值表可知各信號燈的邏輯函數(shù)表達式為：</p><p>　　G=Y0’Y1Y2Y3</p><p>　　Y=Y0Y1’Y2Y3</p><p>　　R=Y0Y1Y2’Y3+ Y0Y1Y2Y3’</p><p>　　g=Y0Y1Y2’Y3 y= Y0Y1Y

17、2Y3’</p><p>　　r= Y0’Y1Y2Y3+ Y0Y1’Y2Y3</p><p>　　據(jù)上述邏輯函數(shù)表達式經(jīng)化簡根后可畫出交通燈信號控制圖，如圖5所示。</p><p>　　圖5 交通燈狀態(tài)顯示電路圖</p><p>　　其中最左端四個非門輸入由上而下分別為Y0、Y1、Y2、Y3。而Y 0Y1 Y2 Y3又是譯碼器74138的四個

18、輸出，所以受狀態(tài)控制電路的控制。由于譯碼器輸出是低有效，所以都接了非門使其變成高電平。這樣就可以很好的控制交通燈的顯示。</p><p>　　4.4交通燈定時及其總電路圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求交通燈控制系統(tǒng)要有一個能自動裝入不同定時時間的定時器，以完成主干道65秒，5秒，35秒，支干道65秒，30秒，5秒的定時任務(wù)。該定時器由4片74192構(gòu)成的二位十進制可預置數(shù)減法計數(shù)器完成

19、；時間狀態(tài)由帶譯碼器的led數(shù)碼管對減法計數(shù)器進行譯碼顯示；預置到減法計數(shù)器的時間常數(shù)，通過狀態(tài)控制電路的譯碼器74138的輸出端Y0、Y1、Y2、Y3經(jīng)過與非門、非門等組合邏輯來完成的。當狀態(tài)控制器74160的輸出QAQB=00時經(jīng)過譯碼器74138后此時的輸出為Y0Y1Y2Y3=0111，經(jīng)過非門以后變成Y0’Y1’Y2’Y3’=1000此時只有Y0’對置數(shù)有效，同理，</p><p>　　狀態(tài)控制器狀態(tài)變化

20、時，置數(shù)也跟著變化，而狀態(tài)控制器的脈沖恰好來自減法計數(shù)器的借位端，這樣就形成了置數(shù)的循環(huán)控制。實現(xiàn)了交通的定時循環(huán)系統(tǒng)。</p><p>　　其實交通的定時系統(tǒng)分為4部，主干道為65秒、5秒、35秒、0秒，對應支干道為65秒、0秒、35秒、5秒。正好用譯碼器的四個輸出端Y0Y1Y2Y3來控制。</p><p><b>　　主電路圖</b></p><

21、;p>　　五．電路的安裝及調(diào)試</p><p>　　電路的安裝及調(diào)試共分四步：</p><p>　　首先，我們對導線、顯示器和芯片進行測試。對于導線，我們主要測試其是否導電，是否有接觸不良的現(xiàn)象。對于顯示器，我們測試其是否能正常顯示0到9。對于芯片，我們主要測試其各個功能是否都能正常運作。例如74192，加減法計數(shù)、置數(shù)、清零都是我們必須認真檢查的。檢查時也是有技巧的，比如找到一個正

22、常工作的74192之后，我們可以它的輸出端依次接到各個顯示器，一次性將顯示器全部檢查完。</p><p>　　然后，我們開始接主電路。我們按照倒計時、顯示模塊——步驟控制模塊——交通燈顯示模塊的順序一直接下去。每接好一個單元模塊，我們都會對其進行調(diào)試，調(diào)試未成功我們認真檢查并糾正錯誤，直到調(diào)試成功我們才進入下一個模塊的安裝。</p><p>　　最后，我們將擴展電路的控制信號接入主電路，并

23、引入開關(guān)進行宏觀控制，電路的安裝便完成了。</p><p>　　六．故障分析與電路改進</p><p>　　總體故障：倒計時顯示不正常，倒計時不穩(wěn)定。完全按照仿真電路接線，接好后發(fā)現(xiàn)，顯示的數(shù)據(jù)不符合參數(shù)要求。而且顯示一會減一計數(shù),一會減二計數(shù),顯示也不穩(wěn)定。</p><p>　　改進：由于EWB軟件仿真是理想狀況下的，用真實的器件進行接線由于受到多方面影響會出現(xiàn)和

24、仿真不一樣的情況。于是接計數(shù)器置數(shù)端時拋棄了仿真電路圖，自己按照接線實際情況置數(shù)，并注意有些插孔比較松動改換插等位較固定的插孔，接線時，忽視了懸空的置數(shù)端，導致計數(shù)器置數(shù)錯誤，后來即時發(fā)現(xiàn)，將計數(shù)器懸空的置數(shù)端接地，問題得以解決</p><p>　　七．課程設(shè)計總結(jié)與設(shè)計調(diào)試體會</p><p>　　為期兩周的課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，回顧這兩周，可以說學到了很多有用的東西,同時也發(fā)現(xiàn)了自己很多的

25、不足,看到了自己的實踐經(jīng)驗和理論聯(lián)系實際的能力都還比較缺乏,同時體會到了在實踐中學習的道理。</p><p>　　第一個星期一上午，xx老師給我們介紹了兩個課題，一個是順序控制器，一個是交通燈的課程設(shè)計。我是交通燈的課程設(shè)計。</p><p>　　當天下午就去圖書館借了相關(guān)的課程設(shè)計參考書,關(guān)于交通燈的資料比較多,加上以前作的人都很多,所以借了相關(guān)資料就開始仔細研究,先弄懂原理再設(shè)計電路圖

26、。后來的兩天，我主要是在“紙上談兵”，畫了不少草稿圖，當然很多畫完后發(fā)現(xiàn)不對又被我給劃掉了。還有一件事就是學會用EWB，剛開始不太順手，但是畫完圖后發(fā)現(xiàn)EWB用起來很方便，直接移動元件線路會隨直移動。開始做仿真時，感覺還挺順利，等把控制部分和置數(shù)部分接完后，迫不及待地按下右上角的開關(guān)。出來的數(shù)字總是和預定參數(shù)有很大的出入。后來請教了同學，改了部分74LS192的置數(shù)接線，才得以解決。</p><p>　　周四把仿

27、真做出來了，頗有些成就感，到了周五領(lǐng)來了器件，下午開始測試線和元器件，直到周一才開始接線。一接線，碰了不少壁，線路很復雜，而且容易碰掉，接接拆拆，體會到了做過的人說的崩潰的狀態(tài)，但是看別人都是一樣，都在認真接線，于是自己也靜下心來慢慢接線。</p><p>　　終于把圖接出來，懷著忐忑的心情把電接通，結(jié)果不出所料，燈不亮，數(shù)碼顯示一陣亂閃…最后萬般無奈很痛苦的把辛苦的成果給拆了，第二次接線聽取高手的意見一個模塊一

28、個模塊的接，一個一個調(diào)試，雖然很慢但是每一步做的很塌實這樣一點一點接出來整個電路圖。</p><p>　　經(jīng)過兩周的迷茫痛苦和收獲，雖然很累很暈，即使晚上做夢也全是一捆捆的線在腦子里轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去，但是通過這次課程設(shè)計我有了很多收獲，我不僅鞏固了上學期學的數(shù)電知識，即時對不懂的地方進行了查漏補缺，而且通過這次課程設(shè)計，我懂的了如何去發(fā)現(xiàn)問題，解決難題，學會了如何排除不同的故障?？傊覀兊恼n程設(shè)計不僅讓我學會了知識，也

29、讓我學會了做事的態(tài)度，做人的道理，沒有成功是不經(jīng)過努力得來的，老師現(xiàn)在對我們的嚴格是不讓我們以后在社會上受更大的打擊，所以我們應該珍惜這次的課程設(shè)計，作為我們以后做事的行為標準，不斷的提高自己！</p><p>　　八．附錄（元器件清單）</p><p>　　74LS00 1片</p><p>　　74LS04

30、 2片</p><p>　　74LS08 4片 </p><p>　　74LS32 4片 </p><p>　　74LS138 1片</p><p>　　74LS160 1片&

31、lt;/p><p>　　74LS192 10 片</p><p>　　發(fā)光二極管 6個</p><p>　　試驗箱 1個</p><p>　　電路板 1塊</p><p><b>　　九．參考

32、文獻</b></p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 閻石主編 高等教育出版社</p><p>　　《電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗》 陳大欽主編 高等教育出版社</p><p>　　十．課程設(shè)計成績評分表</p><p>　　指導教師簽名：_____________</p><p>　　日 期：__