數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告---交通燈

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　交通燈</b></p><p>　　學(xué) 院： </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 </p><p>　　完成時(shí)間： </p><p>　　成 績(jī)： </p><p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>

3、;　　設(shè)計(jì)一個(gè)由一條主干道和一條支干道的匯合點(diǎn)形成的十字交叉路口交通燈控制電路。交通信號(hào)燈常用于交叉路口，用來(lái)控制車輛的流量，提高交叉路口車輛的通行能力，減少交通事故。本交通燈設(shè)計(jì)主要由秒脈沖發(fā)生器、定時(shí)器、控制器、譯碼顯示電路組成。秒脈沖發(fā)生器由NE555產(chǎn)生脈沖，定時(shí)器由74LS160實(shí)現(xiàn)，控制器由74LS153和74LS74組成，譯碼電路采用74LS48和七段數(shù)碼管來(lái)顯示。控制器通過(guò)ST信號(hào)對(duì)定時(shí)器進(jìn)行控制，從而顯示紅黃綠燈的轉(zhuǎn)換

4、</p><p>　　（1）．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，以使行駛中的車輛有時(shí)間停到禁止線以外，設(shè)計(jì)5s計(jì)時(shí)顯示電路</p><p>　?。?）．主、支干道交替通行，主干道每次放行60s，支干道每次放行45s，設(shè)計(jì)60s和45s計(jì)時(shí)顯示電路</p><p>　　（3）．用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈，用傳感器或邏輯開(kāi)關(guān)代替?zhèn)鞲?/p>

5、器作檢測(cè)車輛是否到來(lái)的信號(hào)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)的作用、目的</b></p><p>　?。?）熟悉集成電路的引腳安排。</p><p>　?。?）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。</p><p>　?。?）了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。</p><p>　?。?）了解數(shù)字交通燈控制電路

6、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>　　設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)</b></p><p><b>　　系統(tǒng)概述</b></p><p>　　簡(jiǎn)單介紹

7、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與總體方案的可行性論證，各功能塊的劃分與組成，全面介紹總體工作過(guò)程或工作原理。</p><p>　　十字路口的紅綠燈指揮著行人和各種車輛的安全通行。有一人主干道和一個(gè)支干道的十字路口如圖所示。每邊都設(shè)置了紅、綠、黃色信號(hào)燈。紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行，在綠燈變紅燈時(shí)先要求黃燈亮幾秒鈡，以便讓停車線以外的車輛停止運(yùn)行。因?yàn)橹鞲傻郎系能囕v多，所以主干道放行的時(shí)間要長(zhǎng)。</p>&

8、lt;p>　　1） 主干道方向綠燈亮，支干道方向紅燈亮。主干道通車，時(shí)間為45秒</p><p>　?。?） 主干道方向黃燈亮，支干道方向紅燈亮。主干道不通車，時(shí)間為5秒</p><p>　?。?） 主干道方向紅燈亮，支干道方向綠燈亮。支干道通車，時(shí)間為25秒</p><p>　?。?）主干道方向紅燈亮，支干道方向黃燈亮。支干道不通車，時(shí)間為5秒</p&

9、gt;<p>　　（5）返回（1），繼續(xù)運(yùn)行。</p><p>　　2．單元電路設(shè)計(jì)(或仿真)與分析</p><p>　　詳細(xì)介紹各單元電路的選擇、設(shè)計(jì)及工作原理分析、仿真，并介紹有關(guān)參數(shù)的計(jì)算及元器件參數(shù)的選擇等。</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)上述交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制，則要求控制電路由時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、主控制器、信號(hào)燈譯碼驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)字顯示譯碼驅(qū)

10、動(dòng)電路幾部分組成。</p><p><b>　　(1) 主控制器。</b></p><p>　　十字路口車輛運(yùn)行情況只有4種可能：1、設(shè)開(kāi)始時(shí)主干道通行，支干道不通行，在這種情況下主綠燈和支紅燈亮，持續(xù)時(shí)間為45秒；2、45秒后，主干道不通行，支干道不通行，這種情況下主黃燈和支紅燈亮，持續(xù)時(shí)間為5秒；3、5秒后，主干道不通行，支干道通行，這種情況下主紅燈和支綠燈亮，持

11、續(xù)時(shí)間為25秒。4、25秒后，主干道仍不通行，支干道停車，這種情況下主紅燈和支黃燈亮，持續(xù)時(shí)間為5秒。5秒后又回到第一種情況，如此重循環(huán)反復(fù)。因此，要求主控制器也有4種狀態(tài)，設(shè)這4種狀態(tài)依次為：Q0、Q1、Q2、Q3。狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖。</p><p>　　設(shè)Q0＝00，Q1＝01，Q2＝11，Q3＝10，實(shí)現(xiàn)這4個(gè)狀態(tài)的電路，可用一片4位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器74161和兩片74151數(shù)據(jù)選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)這四個(gè)狀態(tài)?？梢杂?/p>

12、輸出端S1和S0來(lái)表示這四種狀態(tài)。</p><p><b>　　（2）計(jì)數(shù)器。</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的是倒計(jì)數(shù)，可采用74190來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般顯示為紅燈的時(shí)時(shí)，即停車時(shí)間。當(dāng)狀態(tài)為Q2和Q3時(shí)主干道的紅燈亮，主干道的紅燈為50秒；當(dāng)狀態(tài)為Q0和Q1時(shí)支干道的紅燈亮，支干道的紅燈為30秒。輸入1HZ的CP脈沖，即每隔1秒計(jì)數(shù)器計(jì)一次。</p>

13、<p>　?。?）控制信號(hào)燈的譯碼電路。</p><p>　　主控制器的4種狀態(tài)分別要控制主、支干道紅、黃、綠燈的亮與滅。這四種狀態(tài)可由S1和S0兩種狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。?）振蕩及分頻器―――秒脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　數(shù)字電子鐘應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間源，用它產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的1HZ脈沖信號(hào)，稱為秒脈沖，由于它直接影響到計(jì)時(shí)器走時(shí)的準(zhǔn)確度

14、，因此采用石英晶體振蕩器，并經(jīng)多級(jí)分頻電路后獲得秒脈沖信號(hào)。采用石英晶體振蕩器經(jīng)計(jì)數(shù)器分頻后產(chǎn)生時(shí)基信號(hào)的電路。從電路的體積、成本以及分頻方便考慮，數(shù)字計(jì)時(shí)器通常采用石英晶體振蕩頻率為32768HZ，經(jīng)過(guò)十五級(jí)二分頻電路，便可得到頻率為1HZ的秒脈沖信號(hào)。具體電路如圖所示，它選用一片CMOS集成電路CC4060（14位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器）和一片CT74LS74D觸發(fā)器組成。</p><p><b>　　（5）

15、 電路連接圖</b></p><p>　　3．電路的安裝與調(diào)試 </p><p>　?。?）組裝調(diào)試秒脈沖電路。</p><p>　?。?）進(jìn)行定時(shí)電路的組裝和調(diào)試。當(dāng)輸人1Hz的時(shí)鐘脈沖信號(hào)時(shí)，要求電路能進(jìn)行增計(jì)時(shí)，當(dāng)增計(jì)時(shí)到25時(shí)，能輸電有效的定時(shí)時(shí)間到信號(hào)。</p><p>　?。?）調(diào)試交通燈控制器以及顯示部分。

16、 </p><p>　?。?）判斷各部分電路之間的時(shí)序配合關(guān)系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　(5).數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，過(guò)多的偏重于電路邏輯功能的設(shè)計(jì)，考慮其實(shí)際實(shí)現(xiàn)則較少，比如芯片的穩(wěn)定性、帶載能力，工作環(huán)境等問(wèn)題在設(shè)計(jì)中都沒(méi)有考慮，很多設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下雖然可以正常工作，但不適宜投入生產(chǎn)。</p><p>　

17、　(6).排除故障的能力和設(shè)計(jì)電路的能力同樣重要。在此次課程設(shè)計(jì)中，很多同學(xué)在設(shè)計(jì)和連接電路上花費(fèi)的時(shí)間并不多，但卻把大量的時(shí)間耗費(fèi)在檢查故障上，經(jīng)常還會(huì)因?yàn)椴椴怀龉收匣驘o(wú)法解決故障重新連接電路。我覺(jué)得在日常生活和實(shí)際生產(chǎn)中，需要解除故障的地方遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)電路要多，從一次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)故障，逐步摸索排除故障的方法和技巧是極為重要的。我在排除電路的故障中逐步掌握了電平高低的檢測(cè)技巧和根據(jù)信號(hào)流向檢查故障的方法，并對(duì)萬(wàn)用表的使用技巧有了更深入的實(shí)踐

18、和學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　最終調(diào)試如下：</b></p><p>　　接上電源,便可以進(jìn)行交通燈控制系統(tǒng)的仿真，電路默認(rèn)把通車時(shí)間設(shè)為25秒，甲車道方向綠燈亮，行人車輛都可自由通行；乙車道方向車道的紅燈亮，車輛禁止通行。時(shí)間顯示器從預(yù)置的0秒，以每秒增1，增到25到0時(shí)，甲道的綠燈轉(zhuǎn)換為黃燈，其余燈都不變。從增至5秒又到0后時(shí)甲車道的黃燈轉(zhuǎn)換為紅燈；乙車道

19、的紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈。如此循環(huán)下去。</p><p>　　四．心得體會(huì)、存在問(wèn)題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見(jiàn)等</p><p>　　開(kāi)始拿到題目的時(shí)候，不知道怎么去做,因?yàn)橐呀?jīng)有半年沒(méi)看數(shù)電了，自己對(duì)這門課的設(shè)計(jì)都不是很會(huì)，對(duì)很多的芯片的功能都不是很清楚，而且還要帶一個(gè)專升本的同學(xué)去做這個(gè)設(shè)計(jì)，所以做得特別認(rèn)真。從收集資料到仿真在到做實(shí)物一共用了半個(gè)月的時(shí)間。在做面包板板的時(shí)候，花了很長(zhǎng)的時(shí)間去布線，由

20、于芯片太多，線很亂不得不手動(dòng)布線，一共用了一天的時(shí)間才做好。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力.現(xiàn)在設(shè)計(jì)已經(jīng)做好了,但是控制器控制信號(hào)燈不是很好。雖然花了很多的時(shí)間，但學(xué)到了很多東西。做課程設(shè)計(jì)的時(shí)候,自己把整個(gè)書本都看了幾遍，增強(qiáng)了自己對(duì)知識(shí)的理解，很多以前不是很懂的問(wèn)題現(xiàn)在都已經(jīng)一一解決了。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我想了很多種方案，對(duì)同一個(gè)問(wèn)題(像計(jì)數(shù)器的接法)都想了很多種

21、不同的接法，運(yùn)用不同的芯片進(jìn)行了比較，最后還是采取了上面的方法進(jìn)行連接。</p><p><b>　　五．附錄</b></p><p>　　集成電路： 74LS161—1片 74LS00—1片 74LS20—2片 74LS14—1片</p><p><b>　　電阻：1個(gè) </b></p><p

22、><b>　　電容： 1片 </b></p><p>　　其他：發(fā)光二極管—6個(gè)</p><p><b>　　六．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，1999年</p><p>　　[2]羅杰等編. 電子技術(shù)基礎(chǔ)試驗(yàn). 北京：高等教育