交通燈課程設(shè)計報告.doc

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1、課程設(shè)計報告 課程設(shè)計報告 設(shè)計課題：交通控制燈 專業(yè):電子信息工程 班級：………. 姓名：…….. 學(xué)號：……… 指導(dǎo)老師：……… 一、設(shè)計要求 （一）設(shè)計指標(biāo) （二）設(shè)計要求 （三）制作要求 （四）編寫設(shè)計報告 二、原理框圖 三、單元電路設(shè)計 四、設(shè)計步驟及方法 五、總結(jié) 六、心得體會 交通燈控制的設(shè)計 交通燈控制電路是通過采用數(shù)字電路設(shè)計的，提出使交通燈控制電路用數(shù)字信號自動控制十字路口

2、兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的新方法，指揮各種車輛和行人的安全通行，實現(xiàn)十字路口交通管理的自動化。 設(shè)計要求 （一）設(shè)計指標(biāo) 1.為十字交叉路口設(shè)計兩組信號燈控制，每組有紅，綠，黃三色信號燈顯示。各干信號燈順序為：紅綠黃紅綠…… （二）設(shè)計要求 1、畫出電路原理圖（或仿真電路圖）； 2、元器件及參數(shù)選擇； 3、電路仿真與調(diào)試； （三）制作要求 自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。 （四）便攜設(shè)計報告 寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會 二、原理框圖 交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如下圖所示。它主要由控制器、定時器、譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分

3、組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號源，譯碼器輸出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路后驅(qū)動信號燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器和譯碼器的工作。 交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖 圖中： TL: 表示甲車道綠燈亮的時間間隔為60秒，乙車道綠燈亮的時間為50秒，即車輛正常通行的時間間隔。定時時間到，TL=1，否則，TL=0。 TY：表示黃燈亮的時間間隔為5秒。定時時間到，TY=1，否則，TY=0。 ST：表示定時器到了規(guī)定的時間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號。由它控制定時器開始下個工作狀態(tài)的定時。 三、單元電路設(shè)計 （一）定時器 定時器由與系統(tǒng)秒脈沖（

4、由時鐘脈沖產(chǎn)生器提供）同步的計數(shù)器構(gòu)成，要求計數(shù)器在狀態(tài)信號ST作用下，首先清零，然后在時鐘脈沖上升沿作用下，計數(shù)器從零開始進行增1計數(shù)，向控制器提供模5的定時信號TY和模25的定時信號TL。 計數(shù)器選用集成電路74LS163進行設(shè)計較簡便。74LS163是4位二進制同步計數(shù)器，它具有同步清零、同步置數(shù)的功能。74LS163的外引線排列圖和時序波形圖如圖12、3所示，其功能表如表12、2所示。圖中， 是低電平有效的同步清零輸入端， 是低電平有效才同步并行置數(shù)控制端，CTp、CTT是計 圖12.2 交通燈的ASM圖數(shù)控制端，CO是進位輸出端，D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，Q0～Q 3是數(shù)據(jù)輸出端

5、。由兩片74LS163級聯(lián)組成的定時器電路如圖12、4所示。電路的工作原理請自行分析。 圖12、3 74LS163的外引線排列圖和時序波形圖 （二）控制器 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，如表12、3所示。選用兩個D觸發(fā)器FF1、FFO做為時序寄存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件為TL和TY，當(dāng)控制器處于Q1n+1Q0n+1= 00狀態(tài)時，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無關(guān)，所以用無關(guān)項"X"表示。其余情況

6、依次類推，同時表中還列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST。 圖12、4 定時器電路圖 表12.2 74LS163功能表 表12.3 控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表根據(jù)表12.3、可以推出狀態(tài)方程和轉(zhuǎn)換信號方程，其方法是：將Q1n+1、Q0n+1和 ST為1的項所對應(yīng)的輸入或狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件變量相與，其中"1"用原變量表示，"0"用反變量表示，然后將各與項相或，即可得到下面的方程： 根據(jù)以上方程，選用數(shù)據(jù)選擇器 74LS153來實現(xiàn)每個D觸發(fā)器的輸入函數(shù)，將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值（ ）加到74LS153的數(shù)據(jù)選擇輸入端作為控制信號．即可實現(xiàn)控制器的功能?？刂破鞯倪壿媹D如圖12.5所示。圖中R、C

7、構(gòu)成上電復(fù)位電路 。 圖 12、5控制器邏輯圖 （三）譯碼器 譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出 Q1、 Q0的4種工作狀態(tài)，翻譯成甲、乙車道上6個信號燈的工作狀態(tài)。控制器的狀態(tài)編碼與信號燈控制信號之間的關(guān)系如表 12、4所示。實現(xiàn)上述關(guān)系的譯碼電路請讀者自行設(shè)計。 三、單元電路設(shè)計 1.1交通燈運行狀態(tài)分析 交通燈控制電路，要求每個方向有三盞燈，分別為紅、黃、綠，配以紅、黃、綠三組 時間到計時顯示。一個方向綠燈、黃燈亮?xí)r，另一個方向紅燈亮。每盞燈順序點亮，循 環(huán)往復(fù)，每個方向順序為綠燈、黃燈、紅燈。交通燈的運行狀態(tài)共有四種，分別為： 狀態(tài) 0 ：東西方向車

8、道的綠燈亮，車道，人行道通行；南北方向車道的紅燈亮，車道， 人行道禁止通行。 狀態(tài)1：東西方向車道的黃燈亮，車道，人行道緩行；南北方向車道的紅燈亮，車道， 人行道禁止通行； 狀態(tài)2：東西方向車道的紅燈亮，車道，人行道禁止通行；南北方向車道的綠燈亮，車 道，人行道通行； 狀態(tài)3：東西方向車道的紅燈亮，車道，人行道禁止通行；南北方向車道的黃燈亮，車 道，人行道緩行； 4種狀態(tài)循環(huán)往復(fù)，并且紅燈的倒計初始值為綠燈的倒計初始值和黃燈的倒計初始值 之和。交通燈電路的具體運行狀態(tài)框圖如圖 圖1.1交通燈運行狀態(tài)分析圖 1.2電路工作總體框圖

9、 交通燈控制電路主要由以下幾部分構(gòu)成，如圖2.2所示，有電源電路，脈沖電路，分 頻電路，倒計時電路，(交通燈)狀態(tài)控制電路，燈顯示電路。 脈沖電路 分頻電路 倒計時電路 顯示器 狀態(tài)控制電路 燈顯示電路 電源電路 供電 圖1.2交通燈控制電路功能模塊框圖 2.1電源電路： 電源電路主要由整流、濾波、穩(wěn)壓三部分組成，用于供給數(shù)字電路的工作電源。整流部分由變壓器與整流橋KBP210G組成。220V、50Hz的交流輸入經(jīng)過變壓器之后，輸出9V、50Hz 的交流電壓。該電壓輸入整流橋，整流橋由四只整流二極管接成電橋的形式組成。整流橋輸出8.1V的直流電壓

10、。濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，由1mF的電容組成電容濾波電路。電容濾波電路簡單，負(fù)載直流電壓較高，紋波也較小，適合負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動不大的場合。穩(wěn)壓電路用于穩(wěn)定電壓的輸出，由三端集成穩(wěn)壓器L7805和電容組成。C2、 C3用來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩和抑制電路引入的高頻干擾，C4用于減少穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。 圖2.1穩(wěn)壓電源 總電路圖 四、元器件 五、總結(jié) 交通燈的設(shè)計心得體會總結(jié) 通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)電子線路方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。通過這次課程設(shè)計，我掌握了NI Multisim軟件的使用方法，了解了紅綠燈的實際控制過程，以及如何提高電路的性能等等。 11 第 頁