交通信號(hào)燈可動(dòng)控制器課程設(shè)計(jì)

..數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告論文題目交通信號(hào)燈可動(dòng)控制器學(xué)生專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名〔學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)小組其他同學(xué)姓名〔學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成時(shí)間2012.12.02實(shí)習(xí)地點(diǎn)20XX12月02日交通信號(hào)燈可動(dòng)控制器目錄TOC\o"1-3"\h\u14320一、課程設(shè)計(jì)目的及任務(wù)1153601．課程設(shè)計(jì)目的1198902．課程設(shè)計(jì)任務(wù)1273753．技術(shù)要求115727二、提出方案1237721、設(shè)計(jì)任務(wù)分析本實(shí)驗(yàn)的知識(shí)點(diǎn)為159192、設(shè)計(jì)方案論證132013三、具體實(shí)現(xiàn)過程327481、秒脈沖發(fā)生器3327482、狀態(tài)譯碼器4213493、遞減計(jì)時(shí)系統(tǒng)5225444、狀態(tài)控制器624530四、電路總圖812253五、實(shí)驗(yàn)心的8六、參考文獻(xiàn)………...10一、課程設(shè)計(jì)目的及任務(wù)課程設(shè)計(jì)目的：1、鞏固和加強(qiáng)《數(shù)字電子技術(shù)》課程的理論知識(shí)。2、掌握電子電路的一般設(shè)計(jì)方法,了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)過程。3、掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法及其故障排除方法,學(xué)會(huì)用EWB路仿真。4、通過查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。鞏固所學(xué)知識(shí),加強(qiáng)綜合能力,提高實(shí)驗(yàn)技能,啟發(fā)創(chuàng)新能力的效果5、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。讓學(xué)生通過動(dòng)手動(dòng)腦解決實(shí)際問題,鞏固課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。課程設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)城市十字路口的交通燈控制。技術(shù)要求為：1、東西方向綠燈<EWG>亮70s,南北方向紅燈亮<NSR>亮;2、東西方向黃燈<EWY>亮5s,南北方向紅燈亮<NSR>亮;3、南北方向綠燈<NSG>亮70s,東西方向紅燈亮EWR>亮4、南北方向黃燈<NSY>亮5s,東西方向紅燈亮<EWR>亮二、提出方案1、設(shè)計(jì)任務(wù)分析本實(shí)驗(yàn)的知識(shí)點(diǎn)為：任意進(jìn)制數(shù)加減計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì),觸發(fā)器,555定時(shí)電路的工作原理以及基本控制邏輯電路的設(shè)計(jì)方法,參數(shù)計(jì)算和檢測(cè)調(diào)試?！?秒振蕩電路應(yīng)能輸出頻率分別為為1H幅度為5V的時(shí)鐘脈沖,為提高精度,可用555設(shè)計(jì)一個(gè)輸出頻率為1Hz的多諧振蕩器?！?計(jì)數(shù)器電路應(yīng)具有75秒倒計(jì)時(shí)功能,可以通過2片74LS190級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)?！?各個(gè)方向的倒計(jì)時(shí)顯示可共用一套譯碼顯示電路,只要用2個(gè)4輸入的BCD_HEX數(shù)碼管接74LS190的輸出即可實(shí)現(xiàn)?！?主控制電路和信號(hào)燈譯碼驅(qū)動(dòng)用各種門電路和JK觸發(fā)器組成,應(yīng)能實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)電路的轉(zhuǎn)換、各方向信號(hào)燈的控制。2、設(shè)計(jì)方案論證：1．系統(tǒng)工作流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求,各信號(hào)燈工作順序流程如圖2,信號(hào)燈四種不同狀態(tài)分別用S0〔主干道綠燈亮,支干道紅燈亮,S1<主干道黃燈亮,支干道還是紅燈>,S2〔主干道紅燈亮,支干道綠燈亮,S3〔主干道還紅燈亮,支干道黃燈亮表示,其狀態(tài)編碼及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖1-2所示。：東西向紅燈亮,南北向黃燈亮5秒東西向紅燈亮,南北向黃燈亮5秒東西向紅燈亮,南北向綠燈亮70秒東西向黃燈亮秒,南北向紅燈亮5秒東西向綠燈亮,南北向紅燈亮70秒圖1-1系統(tǒng)工作流程S0=11S1=01S3=00SS0=11S1=01S3=00S2=10圖1-2系統(tǒng)工作流程2．系統(tǒng)硬件框圖硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖所示：圖1－2

硬件結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)上述流程圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,我們可以用一個(gè)兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn),通過譯碼器與顯示電路相連。由于Multisim帶有不需要譯碼的4輸入DCD_HEX數(shù)碼管,為了簡(jiǎn)便,在仿真電路中直接使用DCD_HEX數(shù)碼管,沒有使用譯碼電路。三、具體實(shí)現(xiàn)過程1>秒脈沖發(fā)生器秒振蕩電路可由555多諧振蕩器構(gòu)成,參數(shù)計(jì)算如下：取C2=10F,要得到1HZ的方波信號(hào),低電平時(shí)間T2=0.5S,高電平時(shí)間T1=0.5S由〔R1+2R2C*0.69=T,T1=<R1+R2>*C*0.69,T2=R2*0.69*C,得：R2=72.4k,R1=0,在仿真時(shí),為了便于觀察,可以縮短周期,這里取R2=724,R1=1得到的近似為1HZ的方波。得到的1HZ的方波的作用：為黃燈提供一個(gè)脈沖,當(dāng)黃燈亮?xí)r能夠產(chǎn)生周期為1S的閃爍效果。為74190N計(jì)數(shù)器〔數(shù)碼管個(gè)位CLX端口提供一個(gè)遞減時(shí)間間隔為1S的脈沖。2>狀態(tài)譯碼器電路圖如下：該電路中兩個(gè)JK觸發(fā)器的工作原理：當(dāng)觸發(fā)信號(hào)傳過來時(shí),為1時(shí)保持,當(dāng)傳過來時(shí)是一個(gè)下降沿,取反。U3,U4,U5,U6,U7,U8來實(shí)現(xiàn)6盞燈的亮滅,6盞燈控函數(shù)真值表如下：

由真值表得燈控函數(shù)邏輯表達(dá)式R=NOT,Y=ANDNOT,G=ANDr=,y=NOTANDNOT,g=ANDNOTY和y的控制信號(hào)在輸入之前與時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行一下與操作,從而實(shí)現(xiàn)了黃燈閃爍的效果。3>遞減計(jì)時(shí)系統(tǒng)計(jì)數(shù)器選用集成電路74190較簡(jiǎn)便。74190是十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器,它具有異步并行置數(shù)功能、保持功能。74190沒有專用的清零輸入端,但可以借助QA、QB、QC、QD的輸出數(shù)據(jù)間接實(shí)現(xiàn)清零功能。74190功能表如下表所示：信號(hào)燈遞減計(jì)數(shù)器電路圖選用兩片74190時(shí)間控制可逆計(jì)數(shù)器,兩片計(jì)數(shù)器之間采用異步級(jí)連方式,利用個(gè)位計(jì)數(shù)器的借位輸出脈沖直接作為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖,個(gè)位計(jì)數(shù)器輸入秒脈沖作為計(jì)數(shù)脈沖。當(dāng)個(gè)位74190的CLK接受來秒脈沖發(fā)生器的脈沖輸出時(shí),個(gè)位74190的置數(shù)并開始減法計(jì)數(shù)和控制信號(hào)燈的狀態(tài)。當(dāng)個(gè)位減法計(jì)數(shù)器出現(xiàn)借位時(shí)就會(huì)給clk十位74190一個(gè)脈沖,十位74190就減一,兩個(gè)減法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值譯碼后實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管上。兩個(gè)譯碼器通過控制電路控制JK觸發(fā)器的脈沖輸入端在四種狀態(tài)間循環(huán),并通過狀態(tài)譯碼電路實(shí)時(shí)控制主干道和支干道的紅綠燈變換,實(shí)現(xiàn)電路的功能要求。兩個(gè)減法計(jì)數(shù)器同時(shí)減到0時(shí),用一組或門電路和秒脈沖控制使兩個(gè)計(jì)數(shù)器重新置數(shù)〔十位置7,個(gè)位置5,從而控制電路的狀態(tài)循環(huán),及交通燈的循環(huán)。該部分電路使用來判斷數(shù)碼管個(gè)位是不是5,從而整個(gè)電路當(dāng)為05時(shí),使〔2產(chǎn)生一個(gè)下降沿。4>狀態(tài)控制器相關(guān)波形如下圖所示：由流程圖可見,系統(tǒng)有4種不同的工作狀態(tài),狀態(tài)編碼分別為11、10、01、00,狀態(tài)編碼為兩個(gè)下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器74LS112的輸出：〔2和〔1。

當(dāng)為11時(shí),東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮。當(dāng)為10時(shí),東西方向黃燈閃,南北方向紅燈亮。當(dāng)為01時(shí),東西方向紅燈亮,南北方向綠燈亮。當(dāng)為00時(shí),東西方向紅燈亮,南北方向黃燈閃。JK觸發(fā)器由〔1〔2時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng),會(huì)循環(huán)的在這四種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。波形〔1為的時(shí)鐘,波形〔2為的時(shí)鐘,波形〔方波為555定時(shí)器得到的1HZ的時(shí)鐘信號(hào)?！?信號(hào)的下降沿正好在第75個(gè)時(shí)鐘處,〔2信號(hào)的下降沿第一個(gè)在第70個(gè)時(shí)鐘處,第二個(gè)在第75個(gè)時(shí)鐘處。這部分電路由純粹的組合邏輯電路來實(shí)現(xiàn),思路如下：當(dāng)兩片192計(jì)數(shù)器的置數(shù)端都有效時(shí)〔即輸出為00,的時(shí)鐘信號(hào)為0,否則為1。設(shè)計(jì)組合電路,判斷當(dāng)兩片192的輸出為05〔即倒計(jì)時(shí)70秒時(shí),輸出為0,否則為1。這樣得到了這樣兩個(gè)波形：再把他們進(jìn)行與操作,便可得到的時(shí)鐘信號(hào)。和的波形：四、電路總圖〔電路總圖五、實(shí)驗(yàn)心的為期一周的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束,但它給我?guī)淼挠绊憛s遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束。通過這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多平時(shí)課本上學(xué)不到的知識(shí),像

用如何使用Multisim軟件以及遇到了問題該怎么處理〔如按照電路圖連接電路并運(yùn)行。上電以后,由于系統(tǒng)默認(rèn)仿真時(shí)間比較慢,數(shù)碼管顯示更新比較慢,調(diào)整系統(tǒng)仿真時(shí)間,在Simulate->InteractiveSimulationSetting中,調(diào)整Maximuntimestep,直到得到比較好的顯示效果。也可以通過成倍的減小555的參數(shù)來調(diào)整時(shí)鐘信號(hào),從而得到比較好的顯示效果等。通過這次課程設(shè)計(jì)我不僅從理論上了解了電子電路的制作流程還從實(shí)踐中加強(qiáng)和鍛煉了我的動(dòng)手能力,我非常珍惜這次實(shí)習(xí)機(jī)會(huì),也非常希望以后會(huì)有更多的這樣的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)。這次實(shí)習(xí)是鞏固和運(yùn)用《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能,基本掌握常用數(shù)字電路的一般設(shè)計(jì)方法,提高設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力,并在實(shí)踐中求得理論知識(shí)的鞏固。通過這次交通燈的課程設(shè)計(jì),使我得到了一次用所學(xué)知識(shí)、分析和設(shè)計(jì)電子電路來解決現(xiàn)實(shí)問題的機(jī)會(huì)。通過實(shí)際應(yīng)用以及大量的查閱資料使我對(duì)Multisim軟件的使用有了一定的了解,為日后成為一名合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中,雖然對(duì)于理論知識(shí)有所了解,但是對(duì)于Multisim軟件的使用,以及建立仿真不能得心應(yīng)手,尤其在查錯(cuò)過程中,常出現(xiàn)選錯(cuò)參數(shù),節(jié)點(diǎn)連錯(cuò)等問題。通過這次實(shí)習(xí)我在軟件的使用以及仿真過程認(rèn)識(shí)到以下幾點(diǎn)：1．了解電路工作原理的情況下,要熟知各元器件功能,按照電路圖組裝電路,注意正負(fù)極,以及元器件的安裝順序。2.連接電路時(shí)要選擇正確的電路參數(shù),避免出錯(cuò)。3.測(cè)試電路時(shí),必須要保證連線正確,才能打開電源。4.修改電路,必須先把開關(guān)關(guān)上才能修改電路器件。六、參考書目<按"作者,書名,出版社,出版