课程设计交通信号灯控制器.docx
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课程设计交通信号灯控制器
课程设计
课程名称数字电子技术基础
课题名称交通信号灯控制器
专业应用物理
班级
学号
课程设计任务书
课程名称:
数字电子技术
题目:
交通信号灯控制器
专业班级:
应用物理0801
学生姓名:
学号:
指导老师:
审批:
任务书下达日期2011年6月06日星期一
设计完成日期2011年6月17日星期五
设计内容与设计要求
一.设计内容:
1.设计并制作交通灯控制电路;
2.电路功能为:
1)采用两位数码显示器显示南北方向时间;
2)交通灯控制器工作流程如下:
3.功能扩展
1)可以手动调整和自动控制,夜间黄灯闪耀;
2)自选。
二.设计要求:
1.设计思路清晰,给出整体设计框图和总电路图;
2.单元电路设计,给出具体设计思路和电路;
3.安装、调试电路4.写出设计报告;
主要设计条件
1.提供调试用实验室;
2.提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片;
3.计算机。
说明书格式
1.课程设计封面;
2.任务书;
3.说明书目录;
4.设计总体思路,基本原理和框图(总电路图);
5.单元电路设计(各单元电路图);
6.安装、调试步骤;
7.故障分析与电路改进;
8.总结与体会;
9.附录(元器件清单);
10.参考文献;
11、课程设计成绩评分表
进度安排
第一周星期一:
课题内容介绍和查找资料;
星期二:
总体电路设计和分电路设计;
星期三:
电路仿真,修改方案
星期四:
确定设计方案,拟订调试方案,画出调试电路图,安装电路;
星期五:
安装、调试电路;
第二周星期一~三:
安装、调试电路;
星期四~五:
验收电路,写设计报告,打印相关图纸;
星期五下午:
带调试电路板及设计报告书进行答辩
整理实验室及其他事情
参考文献
1、《电子线路设计、实验、测试》(第二版)
华中理工大学出版社谢自美主编
2、《新型集成电路的应用》---------电子技术基础课程设计
华中理工大学出版社梁宗善主编
3、《电子技术基础实验》
高等教育出版社-------------陈大钦主编
4、任为民主编.电子技术基础课程设计,中央广播电视大学出版社。
5、彭介华主编,电子技术课程设计指导,高等教育出版社。
目录
一、总体设计…………………………………………………1
1.基本原理与设计思路……………………………………1
2.总电路图………………………………………………3
二、单元电路分析……………………………………………4
1.用74LS160计数器构成5、21进制计数器……………4
2.D型锁存器构成控制电路……………………………6
三、故障分析与电路改进……………………………………8
四、调试体会与总结…………………………………………9
五、附录………………………………………………………10
1.元件器件清单…………………………………………10
2.课程设计成绩评分表…………………………………11
一、总体设计
1.基本原理与设计思路
显示器
译码器
东西向信号灯
信号灯
驱动
电路
计数器
主控
电路
时钟信号
发生器
南北向信号灯
图1交通控制灯电路设计
&如图1所示为交通控制电路设计方案图,根据概述中的设计思想及方法来实现下图(图2)的交通指示灯状态转换图中描述的指示灯的转换及每种状态维持的时间(用数码显示管来显示)。
南北向(主干道)绿灯亮时,东西向(支干道)红灯亮。
此时南北向上的车辆允许通行,东西向禁止通行。
绿灯亮足规定时间TL后,控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。
&南北向(主干道)黄灯亮时,东西向(支干道)红灯亮。
此时东西向上的车辆禁止通行,南北向上已过停车线的车辆允许通行,未过停车线的车辆禁止通行。
黄灯亮足规定时间TY后,控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。
&南北向(主干道)红灯亮时,东西向(支干道)绿灯亮。
支干道上的车辆允许通行;绿灯亮足规定时间TL后,控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。
&南北向(主干道)红灯亮时,东西向(支干道)黄灯亮。
此时主干道上的车辆禁止通行,此时支干道上已过停车线的车辆允许通行,未过停车线的车辆禁止通行。
黄灯亮足规定时间TY后,控制器发出状态转换信号ST,转到第一种工作状态。
图2交通指示灯状态转换图
2.总电路图
二、单元电路与分析
1.用74LS160计数器构成5、21进制计数器
图74LS160构成的5、21进制计数器
计数器选用74LS160进行设计。
74LS160是4位十进制同步计数器,它具有同步清零,同步置数的功能。
定时器采用两片74LS160计数器来设计。
74LS160功能表如下
计数器可以利用CLR端复位计数或LOAD端置位计数,在TL控制时形成21进制计数,在TY控制时形成五进制计数。
在实际应用中,TL和TY通过控制器产生ST信号以控制计数器的复位或置位,因此计数器在秒脉冲和控制器的作用下,进行两轮计数,分别为20和4,以对整个电路进行定时,在不断电的情况下无限循环。
2.D型锁存器构成控制电路
74LS153的功能表74LS74的功能表
交通灯整个控制点电路是由秒脉冲、计数器、控制器组成,其中主干道和支干道的交通灯如图所示,D触发器和计数器的时钟信号均有系统中的标准时钟——秒脉冲提供,为了提高电路的驱动能力同时消除电路的时间延迟,D触发器的时钟信号还要通过一个非门连接,整个控制电路的核心为控制器:
其由D触发器和74LS153译码器组成,其输入输出有以下三个方程决定。
电路的工作情况
设控制器的初始状态为Z0=00,南北向(主道)绿,东西向(支道)红,南北向(主道)车通行,行人禁止横穿;支道禁止车通行,行人可横穿;当Z0的持续时间小于24秒时,TL=0,控制器保持Z0状态不变。
当Z0的持续时间等于24秒时,TL=1,控制器发出状态转换信号ST,并转换到下一个状态Z1=01,主道黄亮,支道红,主干道车缓慢行驶,支干道车禁止通行,行人准备通行;黄灯时间4秒到时TY=1,控制器发出状态转换信号ST,并转换到下一个状态Z2=11,主道红,支道绿,主道禁止车通行,行人可横穿;支道车通行,行人禁止通行当绿灯亮足20秒,TL=1,控制器发出状态转换信号ST,并转换到下一个状态Z3=10,主道红,支道黄亮,主干道车禁止通行,支干道车缓慢行驶,行人准备通行;当4秒到时,TY=1,控制器发出状态转换信号ST,并转换到下一个状态Z0=00,按照这种判断、分析,将这四种状态的转换无限循环。
三、故障分析与电路改进
1.连接好仿真电路后,显示器没有数字出现,经过仔细检查,发现信号发生器没有连接好,导致了计数器没有脉冲的输入。
于是就紧凑了器件的连接。
2.绿灯亮的时间并不是设计要求的,且有一盏黄灯不亮。
更改了计数器输出口与选择器与门的借口,最终符合了要求。
通过与另一盏黄灯的电路连接线路,发现不亮的黄灯的线路连接有误,误将或非门接成了与非门。
四、调试体会与总结
为提高仿真效率,对于电路系统需要用到的时钟脉冲、电源、输出显示部件,设计时可先用系统中的模型替代。
等仿真结果满足要求以后,再将自己设计的脉冲产生电路模块、电源模块、显示模块接入总体电路中。
通过对该题目的设计及仿真分析,体会到实际应用中,完全由纯硬件组成的电路还是过于复杂,调试比较麻烦,故障点比较多,系统的稳定性也不太确定。
通过这次的课程设计,对计数器、数据选择器、门电路等有了更深的理解与认识,不仅仅停留在书本层面,有了学以致用的感觉。
对于我的设计能力、思维动手能力都有很大的提高。
不仅仅学习了软件知识,还提高了我们专业素质。
非常喜欢类似的课程设计。
五、附录
1.元器件清单
型号
数量
备注
74LS160
2个
计数器
74LS08
1个
与门
74LS02
1个
或非门
74LS04
1个
非门
74LS74
2个
D触发器
74LS153
2个
四选一数据选择器
2.课程设计成绩评分表
电气与信息工程系课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案的合理性与创造性
软件设计完成情况
硬件调试完成情况
设计说明书与设计图纸质量
答辩情况
独立工作能力
完成任务情况
出勤情况
综合评分
指导教师签名:
________________
日期:
________________
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- 关 键 词:
- 课程设计 交通 信号灯 控制器