交通控制燈(數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì))

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　2010年 6 月 19日</p><p>　課程名稱：數(shù)字邏輯</p><p>　課程設(shè)計(jì)題目：交通控制燈</p><p>　姓 名：</p><p>　系：計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院</p><p>

2、　專 業(yè)：電子信息工程</p><p>　年 級(jí)：</p><p>　學(xué) 號(hào)：</p><p>　指導(dǎo)教師：</p><p>　職 稱：講師</p><p>　　目 錄</p><p>　　1課程設(shè)計(jì)的目的…………………………………………………………4<

3、;/p><p>　　2課程設(shè)計(jì)的要求…………………………………………………………4</p><p>　　3課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 …………………………………………………………4</p><p>　　3.1總體方案的設(shè)計(jì)………………………………………………………4</p><p>　　3.2模塊設(shè)計(jì)………………………………………………………………5-10&

4、lt;/p><p>　　3.3單元電路的設(shè)計(jì)………………………………………………………10-13</p><p>　　3.4總體電路圖和工作過程………………………………………………13</p><p>　　3.5 電路測試………………………………………………………………14</p><p>　　4.總結(jié)…………………………………………………………

5、……………14-15</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………16</p><p><b>　　交通控制燈的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　（1）掌握交通燈控制電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。</p

6、><p>　?。?）熟悉數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)和使用方法。</p><p>　?。?）掌握調(diào)試及電路主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。</p><p>　?。?）培養(yǎng)獨(dú)立思考問題，分析問題，解決問題的能力。</p><p><b>　　2.課程設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　　以4個(gè)紅色指示燈、4個(gè)綠色指示燈

7、和4個(gè)黃色指示燈模仿路口的東、西、南、北四個(gè)方向的紅、綠、黃交通燈?？刂七@些指示燈，使它們按下列規(guī)律亮、滅：</p><p>　?。?）東西方向?yàn)橹鞲傻溃媳狈较驗(yàn)楦备傻馈?lt;/p><p>　?。?）東、西方向綠燈亮，南、北方向紅燈亮。東、西方向通車，時(shí)間10秒。</p><p>　?。?）東、西方向黃燈亮（閃爍），南、北方向紅燈亮，時(shí)間2秒。</p>

8、<p>　?。?）東、西方向紅燈亮，南、北方向綠燈亮。南、北方向通車，時(shí)間10秒。</p><p>　?。?）東、西方向紅燈亮，南、北方向黃燈亮（閃爍），時(shí)間2秒。</p><p>　?。?）返回（2），繼續(xù)運(yùn)行。</p><p><b>　　3.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　3.1總體方案的設(shè)計(jì)

9、</p><p>　　交通燈控制電路主要由以下幾部分構(gòu)成，如圖3.1所示，有電源電路，脈沖電路，分頻電路，倒計(jì)時(shí)電路，(交通燈)狀態(tài)控制電路，燈顯示電路。</p><p>　　圖3.1 交通燈控制電路功能模塊框圖</p><p><b>　　3.2模塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.2.1電源電路

10、</b></p><p>　　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，如圖3.2.1所示。</p><p>　　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。</p><

11、;p>　　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(dòng)不大的場合。</p><p>　　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(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)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。</p>

12、<p>　　圖3.2.1 穩(wěn)壓電源</p><p><b>　　3.2.2脈沖電路</b></p><p>　　利用555定時(shí)器能夠用來設(shè)計(jì)一個(gè)震蕩器,在此我們可以由之產(chǎn)生2HZ的時(shí)鐘脈沖。555定時(shí)器的原理圖如圖3.2.2.1所示 ，功能表如圖3.2.2.2所示。</p><p>　　圖3.2.2.1 555定時(shí)器原理圖</p

13、><p>　　圖3.2.2.2 555定時(shí)器功能表</p><p>　　組成的脈沖電路如圖 3.3所示：</p><p>　　圖3.2.2.2b 脈沖電路</p><p>　　而為了得到實(shí)際中常見的電容電阻的值，我采用555電路設(shè)計(jì)軟件，免去了計(jì)算電阻電容的繁瑣過程，如圖3.2.2.3所示，可知R1約=3.6k，R2約=1.5k，C1=

14、100uf，C2=10nf。</p><p>　　圖3.2.2.3 555電路設(shè)計(jì)軟件</p><p><b>　　3.2.3分頻電路</b></p><p>　　555定時(shí)器能夠用來設(shè)計(jì)一個(gè)震蕩器,在此我們可以由之產(chǎn)生2HZ的時(shí)鐘脈沖,再經(jīng)過74161（或74LS193）分頻,得到1HZ,0.5HZ 的時(shí)鐘脈沖，仿真出來的震蕩周期基本上符合要

15、求，如圖3.2.3所示。</p><p>　　圖3.2.3 仿真波形圖</p><p>　　3.2.4控制器電路。</p><p>　　十字路口車輛運(yùn)行情況只有4種可能：1、設(shè)開始時(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10秒；2、10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2秒；3、2秒后，主干道不通行，

16、支干道通行，這種情況下主紅燈和支綠燈亮，持續(xù)時(shí)間為10秒。4、10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2秒。2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7

17、4151數(shù)據(jù)選擇器來實(shí)現(xiàn)這四個(gè)狀態(tài)。可以用輸出端S1和S0來表示這四種狀態(tài)。</p><p><b>　　S1　S0　　</b></p><p><b>　　10S</b></p><p>　　2S　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2S</p><p><b>　　10S　　　　　　&

18、lt;/b></p><p><b>　　列出控制器真值表：</b></p><p>　　控制器的電路圖可由一片74161和兩片74SL151來實(shí)現(xiàn),電路圖參見3.3(1)。</p><p>　　3.2.5倒計(jì)時(shí)電路</p><p>　　十字路口要有數(shù)字顯示，作為倒計(jì)時(shí)提示，以便人們更直觀地把握時(shí)間。因而，計(jì)數(shù)器實(shí)

19、現(xiàn)的是倒計(jì)數(shù)，可采用74190或74LS193來實(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10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10秒。輸入1HZ的CP脈沖，即每隔1秒計(jì)數(shù)器計(jì)一次。據(jù)此畫出倒計(jì)時(shí)的減法計(jì)數(shù)器電路如圖3.2.5所示：</p><p>　　圖3.2.5用于倒計(jì)時(shí)的減法計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　3.2.6

20、狀態(tài)控制電路</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)來實(shí)現(xiàn)。設(shè)燈亮為1，燈滅為0，則控制信號(hào)燈的譯碼電路的真值表如表：</p><p>　　由真值表可寫出各個(gè)燈的邏輯表達(dá)式：</p><p><b>　　HG＝Y(jié)0</b></p><p><

21、b>　　HR＝Y(jié)2＋Y3</b></p><p><b>　　HY＝Y(jié)1</b></p><p><b>　　FG＝Y(jié)3</b></p><p><b>　　FR＝Y(jié)0＋Y1</b></p><p><b>　　FY＝Y(jié)2</b><

22、/p><p>　　譯碼電路的邏輯圖：可由兩片74153（或74LS138）多路選擇器實(shí)現(xiàn),電路圖參見3.3(3)或者：</p><p>　　3.3單元電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　(1)控制電路設(shè)計(jì)圖</p><p>　?。?）倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)圖。</p><p>　?。?）狀態(tài)控制電路設(shè)計(jì)圖。</p>&l

23、t;p>　?。?）脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)圖</p><p>　　3.4總體電路圖和工作過程</p><p><b>　　3.5 電路測試</b></p><p><b>　　4.總結(jié) </b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我動(dòng)手、思考和解決問題的能力，基本上了解和掌握了交通燈控制

24、電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試過程。完成課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)，也讓我學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問題，出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，遇到困難的查閱資料能力，等等。我懂得了知識(shí)上的收獲

25、重要，精神上的豐收更加可喜，挫折是一份財(cái)富。</p><p>　　在連線過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些問題，比如接錯(cuò)線，設(shè)計(jì)方案不通過等等。不過完成后，心里挺高興的。這次課程設(shè)計(jì)之后,我明白了，做任何事情都要認(rèn)真仔細(xì)，不然的話，你會(huì)花更多的時(shí)間才會(huì)做好。課程設(shè)計(jì)有利于提高我們的動(dòng)手能力，能把我們所學(xué)的書本知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中去。同時(shí)也豐富了我們的業(yè)余生活，提高我們對(duì)知識(shí)的理解能力。 這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在

26、設(shè)計(jì)中遇到了很多專業(yè)知識(shí)問題，最后通過對(duì)課本相關(guān)知識(shí)的溫習(xí)和網(wǎng)上資料的查閱以及組員的熱心幫忙，我學(xué)會(huì)了proteus軟件的使用，種種問題也迎刃而解，感謝組員的耐心幫助。同時(shí)，在老師的身上我學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，在此表示感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　閻石，清華大學(xué)電子學(xué)教研組.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）. 高等教育出版社，20

27、06.5</p><p>　　康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分(第五版). 高等教育出版社，2006.1 56~68</p><p>　　康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分.第5版.北京：高等教育出版社，2006 .485-500</p><p>　　康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分.第5版.北京：高等教育出版社，2006.1-430</p><p>

28、　　劉明丹. 基于數(shù)字電路對(duì)交通燈控制的研究與設(shè)計(jì). 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理.2005，22(6)：03-06</p><p>　　陳宗梅. 交通燈控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì). 重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2005，14(2)：124-125</p><p>　　附錄一 交通燈控制電路</p><p>　　附錄二 各芯片引腳圖</p><p>　　74LS193