交通灯控制电路设计.docx
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交通灯控制电路设计
海口经济学院
信息工程学院项目实训报告
实训项目名称:
交通信号灯控制器设计项目实训时间:
2013年3月4日至2013年4月12日实训指导教师:
专业(方向):
电子信息工程(软件方向)
级:
2009级
级:
名:
号:
2013年4月8日
项目实训须知
、安全第一。
学生必须严格遵守国家政策法令及学校得有关规章
制度,严格遵守实训考勤制度与劳动纪律,严格遵守工作规程。
二、项目实训报告按实训得实际情况编写,着重工程项目得需求分析、工程结构图(E-R图或拓扑图)、设计实施、测试修改、总结收获等。
三、项目实训报告得主体内容要求思路清晰,合乎逻辑,用语简洁准确;内容务求客观、科学,要尽量让事实与数据说话。
凡就是用简要得文字能够讲清楚得内容,应用文字陈述。
用文字不容易说明白或说起来比较繁琐得,应用表或图来陈述。
四、项目实训总结就是实训过程得总体结论,主要回答“收获与体会就是什么”,就是项目实训成果得归纳与总结,也包括指出项目得不足或待完善改进得地方。
五、项目实训报告版面要求:
字数不少于5000字。
用Word排版及标准A4打印纸进行打印。
页面上、下、右边距均为2、5厘米,左边距为3厘米。
报告正文部分行间距为“1、5倍行距”。
正文部分文字采用宋体、小四号,正文中一级标题采用宋体、四号、加粗,二级标题采用宋体、小四加粗,三级以后标题均采用宋体、小四。
六、项目实训结束后需按要求上交本报告及完整得项目工程文件。
七、项目实训成绩依据学生得实训表现、完成得工程项目质量、撰写报告等方面得综合情况,由指导教师进行成绩评定。
成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格五级制评定。
不参加实训得,或不按要求填写本报告
得,项目实训成绩以不合格计。
一、项目实训目得
1、当今时代就是一个自动化时代■交通灯控制等很多行业得设备都与计算机密切相
关。
因此,一个好得交通灯控制系统•将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。
随着大规模集成电路及计算机技术得迅速发展,以及人工智能在控制技术方面得广泛运用•智能设备有了很大得发展•就是现代科技发展得主流方向。
2、EDA技术得一个fi要特征就就是使用硬件描述语言(HDL)来完成系统得设讣文件,
应用VHDL得数字电路实验降低了数字系统得设计难度■这在电子设计领域已得到设讣者得广泛采用。
本设讣就就是针对交通信号灯控制器得设讣问题,提出了基于VHDL语言得交通信号灯系统得硬件实现方法。
通过对系统进行结构分析•采用了层次化得设计方法•给出了各个模块得VHDL程序■并且利用MaxPlusII对应用程序进行了仿真•并
给出了相应得仿真结果。
在用VHDL语言进行电路设计•时■应充分认识到VHDL语言得特点,从设讣思想、语句运用及描述方法上等多方面对电路进行优化设计。
通过电路优化设讣•可以使用规模更小得可编程逻辑芯片■从而降低系统成本。
3、本课程设讣就是在学完EDA原理及课程之后综合利用所学EDA知识完成一个
EDA应用系统设计并在实验室实现。
该课程设计得主要任务就是通过解决实际问题•
巩固与加深“电子设计自动化应用技术,,课程中所学得理论知识与实验能力•基本掌握基
PVHDL语言应用电路得一般设讣方法,提高电子电路得设计与实验能力。
二项目实训内容(需求分析.E.R图或拓扑图.设计实施、测试修改等)
1、总体思路
一般请况下十字路口东西方向与南北方向得车流量不同•所以为各方
向分配得时间也不同。
显然,分三步控制不能达到让各方向时间不同得U
得•所以我们选择分四个步骤:
(1)南北方向绿灯亮60秒,东西方向红灯亮60秒;
(2)南北方向黄灯亮4秒,东西方向继续亮红4秒;
(3)南北方向红灯亮30秒,东西方向绿灯壳30秒;
(4)南北方向继续红灯,东西方向黄灯亮4秒。
流程如下图所示:
东西:
红灯(60s)=>红灯(4s)=>绿灯(30s)=>黄灯(4s)
我们可以用两个十进制减法il•数器做一个100进制以内得倒讣时器•当计数到零时•发出一个借位信号给一个四进制步骤控制器•步骤控制器控制逻辑电路输出下一个时间给倒讣时器得置数端■如此循环下去。
同时•步骤控制器也控制交通灯得明暗。
2、程序控制流程
(-)741S192十进制逆时计数器
Is741S192得引脚图:
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1
它得主要功能为:
1CPU为加计•数时钟输入端,CPD为减讣数时钟输入端。
2LD为预置输入控制端,异步预置。
3CR为复位输入端,高电平有效,异步清除。
4CO为进位输出:
W01状态后负脉冲输出,
5BO为借位输出:
0000状态后负脉冲输出。
(二)741S02或非门
1、741S02得引脚图:
VqdAll6”•ttitfli
h 十」 )「」 »»$・ 0住■01S3如0}Ws r«丫Y,VYj¥Y. 111111 丫。 V1Y.Y1Y.「 A、; iIG: h(11\J NIimj 』R£"E5Y: G\I) 选择允许萤出 741S02引脚功能: 允许 C| G? 0 C B A Yi Y? Yo7,Y,Y,7,勺 X H X X X H H H H H H H H L X X X X H H H H H H H H H L L L L L H H H H H H H H L L L H H L H H H H H H H L L H L H H L H H H H H H L L H H H H H L H H H H H L H L L H H H H L H H H H L H L H H H H H H L H H H L H H L H H H H H H L H H L H H H H H H H H H H L 输人谣 实现2输入四或非门功能,常用于各种数字电路中 (三)741s04六非门 1、741S04得引脚图: 2、741S04得功能: 74IS04就是6非门(反相器)她得工作电压5V,她得内部含有6个s.反相器得作用就就是 反相把1变成0。 (四)741S32四2输入或门 Von Ilf〔jj 2、74IS32得功能: 741S32就是四2输入或门,常用在各种数字电路以及单片机系统中。 表达式为: Y=AB 引脚排列图管脚功能: 左下 3-1Y;4・・2A,5“2B,6・・2Y;7—GND; 右起: 右上8・・3Y9・3AJ0・・3B;ll・・4YJ2・・4A. 13-4B;I4-VCC 其中A.B为输入端,Y为输出端QND为电源负极;VCC为电源正极(五)741s00四2输入与非门 1、741S00得注脚: 2、741S00得真值表: »扎 管出Cyi=gi4-fl|5 C=1 c=o 疋 X, X、 禹I gs Q2 g go 如 如 b b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 -1 0 1 1 1 1 -1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 3、741s00得功能: 74LS00(.i输入与非)、74LS02(.i输入或非)、74LS04(非)、74LS08(,^输入与)、74LS32(1输入或)在此不做介绍4、总电路设计 总电路图如下 交通灯控制电路 译码器发出得高低电平信号,即为步骤信号•控制着交通灯得明灭。 电路图如下所示: 为了实现交通灯得闪烁功能,接入一个手动开关•即可在6-22点时间段输出高电平信号,在22-6点时间段输出低电平信号。 该信号与译码器得红绿灯信号一起接到一个与门,起到开关得作用,6-22点允许译码器得信号通过,22-6点关闭信号灯。 同时,该信号反相后与译码器得黄灯信号一起接到一个或门。 6-22点为低电平信号•黄灯山译码器得信号控制;22・6点为高电平信号,黄灯一直工作•不论译码器就是什么信号。 而且•控制黄灯得信号与秒脉冲得信号接入一个与门后,即可实现黄灯闪烁得功能 5、电路安装与调试 (一)电路安装考虑到如果整体电路都安装好后在检査调试电路会很麻烦,而且比较难找出问题出在哪,所以我们分步安装调试检査。 首先我们确认所有元器件都就是完好得、芯片无引脚掉落并且工作正常,所有导线无损坏。 (二)电路调试 1、调试方法 1通电观察把经过准确测量得元件接好电路。 观察有无异常现象,包括有无冒烟,就是否有异常气味,手摸器件就是否发烫,电源就是否有短路现象等。 如果出项异常,应急时切掉电源,彻底排除故障后才能通电。 然后测量各电路总电源电压与期间得引脚得点电压,以保证元器件得正常。 2静态调试: 在没有外加信号得条件下进行调试。 本次课程设讣主要就是通过静态测试数字电路得各输入端与输出端得高低电平及其逻辑关系,可以即时发现已经损坏得元器件,判断电路丄作悄况,并及时调整电路参数,就是电路工作状态符合设计要求。 3动态调试动态调试就是在静态调试得基础上进行。 调试得方法就是在电路得输入端接入适当得频率与幅值得信号,査瞧电路丄作悄况。 6.故障分析与电路改进 (一)常见得故障现象在本次课程设讣中常见得故障现象: 1、计数器不能正确计数; 2、电路得延时现象使两个计数器不能同时丄作; 3、倒计时时间不正确; 4、芯片与各接触点得接触不良问题; 5、计数出现紊乱。 (-)产生故障得原因故障产生得原因很多,悄况也很复杂,有得就是一种原因引起得简单故障,有得就是多种原因相互作用引起得故障。 本实验产生故障得原因主要有以下儿种: K定型芯片使用异端时间后出现故障,元器件损坏,连接线路就是发生短路或断路(接 插件接触不良); 2、新设计安装得电路来说,故障原因可能就是,实际电路与设计得原理图不符;元器件 使用不当或损坏,设讣得电路本身就存在某些缺点,不满足技术要求,连线发生短路或断路现象等。 3、仪器使用不正引起得故障; 4、线路受内在、外在干扰。 三、项目实训总结(项目成果分析.收获及存在得不足) 六个星期得实训项U设计一眨眼就过去了。 在这六个星期里,我们完成了从电路得单元构思到整体设讣到后来得设计完成、软件仿真再到最后得安装调试得成功。 虽然这期间我们经历了许多挫折与失败得探索,付出了很多时间与汗水,但最后我们成功了。 心中得喜悦与成就感就是不言而喻得。 自己选实训项U课题得时候,一头雾水。 因为有一段时间没接触数电了 所以对所学得东西开始感到陌生,更何况本次课程设计综合性很强,要求我们发散思维设计电路。 虽然老师讲解指导之后有点头绪了,但一开始我还就是不知从何下手。 从图书馆借阅资料后,我参考老师给我们得总体框图,先确定每个模块可能要用到哪些芯片然后熟悉它们得引脚与功能表。 我渐渐地有了头绪: 原来用我们学过得知识就都可以设计•出各个模块,只要把每个模块设讣好了然后连起来就基本完成了。 在通用倒计时课题得设计中,我用两片74192十进制芯片完成了倒计时得循环讣数,这部分并不难,只需注意进位得连接就可以了,这在数电实验中已经掌握了。 而在延时电路这模块中我遇到许多困难,起初就是毫无头绪,后来通过老师得指导知道,这模块虽然费时比较长,不过设计•成功时就是非常开心得,因为我觉得这模块就是本课题一大难点。 仿真成功后•在实际接线测试得过程中我们遇到了更多问题。 故障产生得原因很多,悄况也很复杂,有得就是一种原因引起得简单故障,有得就是多种原因相互作用引起得故障。 比如说接线板部分区域损坏或接触不好、芯片损坏、导线老化、线路干扰、外界干扰而造成得显示数据紊乱不稳定,还有就就是芯片管脚悬空并不一定就是高电平等实际问题。 当我们把所有问题解决后重启电源发现显示器一开始并没清零从第一步开始。 原来我们没有接清零开关进来,而在仿真中不清零也自动从头开始。 接线就是一项艰巨得任务,不仅要细致、耐心、坚持,还要静下心来调试。 在这短短六个星期内,遇到困难有过苦恼得时候,但最重要得就是我们都克服了。 我们不仅强化了理论知识,也增强了动手能力与解决实际问题得能力。 通过这次课程设讣,开阔了我们得眼界■同时也加强了团结协作得意识。 项目实训成绩 实训指导教师:
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