电子技术综合实验课程设计-交通信号灯控制器.docx

课程设计（综合实验）报告（20132014年度第一学期）名称：课程或实验名称题目：交通信号灯控制器院系：电气与电子工程学院班级：通信工程1102学号：1111210214学生姓名：指导教师：设计周数：一周成绩：日期：2013年1月2日一、课程设计（综合实验）的目的与要求Ll综合实验的目的和意义：综合电子技术设计是电子技术课程的综合实践教学环节，既涉及到许多理论知识，（设计原理与方法），又涉及到许多实践知识与技能（安装、调试与测量技术）。通过学生独立进行某一课题的设计安装和调试来完成。因此它是对学生电子技术课程学习的综合性训练。随着电子技术的迅速发展，电子电路的应用日益广泛，由电子电路组成的控制系统、测量系统、通信系统等电子技术产品已经深入到各个领域，电子电路的设计越来越显示出其实用性和重要性。1.2设计要求：在一个具有主、支干道的十字路口,设计一个交通灯自动控制装置.红灯（R）亮表示该条道路禁止通行,黄灯（Y）亮为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，绿灯（G）亮表示该条道路允许通行1. 3具体要求：交通信号灯的框图如图4.1所示。血O黄红黄绿主干道CCC.I支干道W图4.1交通信号灯的框图在一个具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。红灯（R）亮表示该条道路禁止通行，黄灯（Y）亮作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，绿灯（G）亮表示该条道路允许通行。具体要求如下：1 .主干道经常通行。2 .支干道有车才通行。3 .主、支干道均有车时，两者交替通行，并要求主干道每次至少放行30秒，支干道每次最多放行20秒；采用传感器分别监测主、支干道是否有车，有车时向主控制器发出信号，实验中用逻辑开关代替。4 .每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮5秒，此时原红灯不变;5 .设计5秒、20秒、30秒计时的译码显示电路，每秒改变一次显示数字，可以采用正计时，也可倒计时。6 .当任意一条路上出现特殊情况，如消防车、救护车或其它需要优先放行的车辆时，各方向上均为红灯，计时停止。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。用逻辑开关模拟有无特殊情况。二、设计框图及电路系统概述1 .原理框图2 .计时器本设计一共需要三个计数器，因为在连接七段LED数码管的时候，如果用74LS161要把十六进制转换成十进制，电路图会比较复杂，容易出错,所以我选择用十进制计数器74LS160用置数法分别设计出五进制计数器、二十进制计数器、三十进制计数器。同步反馈置数74AAM三十进制计数器VCC五进制计数器二十进制计数器3 .主控器的设计:(1)信号灯状态与车道运行状态如下:S1：主路的绿灯亮，车道通行；支路的红灯亮，车道禁止通行S2：主路的黄灯亮，车道缓行；支路的红灯亮，车道禁止通行S3：主路的红灯亮，车道禁止通行；支路的绿灯亮，车道通行S4：主路的红灯亮，车道禁止通行；支路的黄灯亮，车道缓行约定：G=I:主路绿灯亮gl=l:支路绿灯亮TL：30秒计时器传感器用开关代替：主干道是否有车:L表示，1表示有车，。表示无车:支干道是否有车:S表示，1表示有车，。表示无车:是否有特殊情况:T表示，1表示有，。表示无。(2)状态转换图：Y=I ：主路黄灯亮 yl=l：支路黄灯亮TS： 20秒计时器R=l：主路红灯亮rl=l：支路红灯亮TP： 5秒计时器支道无车或主道有车V30秒支道无车支道有车主道无车或主道有车V20秒(3)状态转换表:现态Zs+zsZ状态移换TPS+LTs次态Qr*1zQeII状态核按佶号SrQrQntOOOXXOOOOO1XXO11O1XOXO1OO1X1X11111XXO11O11XX11O11OXOX1OO1OX1XOO1一共有四个状态用两个JK触发器实现，画出卡诺图化简得e,+'=十LSTJQj+,2'+Q2,(S+LTs)口Jl=e2,(5+LSTL)=TlLSq;k=Q2n+Q2n(S+LTs)=L7SQ2,'2+'=1X2z,+(,+1,W2rtJ2=Qs11Tp勺二。/+不无=Gr无主控制器电路图(4)译码驱动电路设计现态次态计时器信号灯初态触发器Q2nQinQ2b+1Ql血TLTSTPGYRgyrJ2K2JlKlOOO11OO1OOOO1OX1XO111OO1O1OOO11XXO111OO1OOO11OOXOX11OOOOO1OO1O1OX1OXXXXXXXXOO1OO1XXXXG=Q2G1LT÷TSY=2QLSTR=S(2+L)+Tgl=(21LS+LS)Tyl=2aLSTrl=?L+S+T译码驱动电路4.总电路图调试过程及结果分析1)主、支道均无车：主道绿灯，支道红灯。2)主、支道一方有车，一方无车，有车方通行。1、 主道有车、支道无车：主道绿灯亮，支道红灯亮2、 主道无车、支道有车：主道红灯亮，支道绿灯亮。3）主、支道均有车时:主干道绿灯亮，支干道红灯亮，30秒计时开始（0-30）。DC(LHeX主干道黄灯亮，支干道红灯亮，5秒计时开始（0-5）主干道红灯亮,支干道绿灯亮，20秒计时开始（0-20）。DCOjcX主干道红灯亮，支干道黄灯亮,5秒计时开始（0-5）。4）任一路上出现特殊情况时：各方向上均为红灯。四、设计、安装及调试中的体会开始拿到题目的时候,还不知道怎么去做。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力.现在设计已经做好了，自己感觉还是比较好的，虽然花了很多的时间，但学到了很多东西.在课程设计的过程中，我想了很多种方案,对同一个问题（像计数器的接法）都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较,和同学一起讨论最优方案,最后还是采取了上面的方法进行连接.在这次设计中也遇到了很多问题：一、容易接错线,无意中删除了一些线。刚开始分部分画电路的时候线还比较少，比较不容易出错，一挪到一个界面，线一多特别容易出错二、第一次连接好运行时，发现三个计时器同时在计数。后来经过调试，把主支道红绿灯分别接接到三个计数器的一个使能端，这样哪个灯亮时就只有相应的计数器会计数。三、第二次运行时，又发现主干道红灯、绿灯会一起亮，经过检查发现是连错线了。四、在连接七段LED数码管的时候，如果用74LS161要把十六进制转换成十进制，电路图会比较复杂，容易出错，所以我选择用十进制计数器74LS160用置数法分别设计出五进制计数器、二十进制计数器、三十进制计数器。五、电路图设计好后运行后发现交通灯和计时器有运行着一半就停止了，后来在不断的在各个线路中加灯泡检测中发现原来是给定脉冲的频率不同导致的。通过这为期一周的课程设计之后,我明白了，做任何事情都要认真仔细,不然的话,你会花更多的时间才会做好.课程设计有利于提高我们的动手能力,能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去.同时也丰富了我们的业余生活,提高我们对知识的理解能力。不能轻易放弃，找出自己不清楚的点，查阅书籍资料，在做不出来的时候可以换一个思路想一想，或者先设计别的部分的电路。总的来说，我觉得这样的综合课设很有意义，锻炼了我们实践的能力。四、参考文献1李月乔.数字电子技术基础.中国电力出版社2袁小平数字电子技实验教程机械工业出版社附录（总电路图、各个芯片引脚图功能表等）各个芯片引脚图功能表：74LS00双输入四与非门入端1Y-4Y输出端2输入四与非门74LS001A-4A,1B-4B输74LS046个非门的芯片六反相器74LS041A-6A输入端1Y-6Y输出端74LS02两输入四或非门1A-4A,1B-4B输入端1Y-4Y输出端74LS212组四输入与非门IAC!MIBt213320C312DKc4Il2IDC510ZhBiyC69J2AGndC18IA-ID输入端2A-2D输入端1Y-2Y输出端74LS08两输入与门端1Y-4Y输出端1A-4A输入端1B4B输入%74LS32四组两输入或门左下 1-1A, 2-1B,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-VCCIA-4A输入端1B-4B输入端1丫一4丫输出端74LSlO7双主从（下降沿）J-K触发器（有清除端）简要说明：107为带清除端的两组J-K触发器，其中54/74107是主从触发，54/74LS107是下降沿触发CLK1、CLK2时钟输入端Jl、J2、Kl、K2数据输入端QUQ2、/Q1、/Q2输出端CLR1、CLR2直接复位端（低电平有效）功能表:说明:H高电平L低电平X-任意I一高到低电平跳变QO一稳态输入建立前Q的电平/Q0稳态输入建立前/Q的电平同步位计数器74LS160VCCEOCS3210AO161514131211109)74LS1601234I5I678-.LIfCLKABCDAlGND74LS160共74LS160是中规模集成同步十进制加法计数器，具有异步清零和同步预置数的功能。使用74LS160通过置零法或置数法可以实现任意进制的计数器。其引脚图见图。先对74LS160的基本功能进行测试，并将计数器的工作状态填入表中。异步清零：当DR=O时，QO=Ql=Q2=Q3=00同步预置：当LD=O时，在时钟脉冲CP上升沿作用下，Q0=D0,Ql=Dl,Q2=D2,Q3=D3o锁存：当使能端OEPET=时，计数器禁止计数，为锁存状态。计数：当使能端EP=ET=I时，为计数状态。表4-9-174LS160的逻辑功能表表4-9-174LS160的道辑功能表时钟CP异步患除Ra同步孟教LDEPET工作状态X0XXXt10XX×1101X11X0t1111U10I-CtlHhDCD-HEX门带译码器的7段数码管