交通燈控制器課程設計說明書

1、<p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　指導教師： 職稱: </p><p>　　2010 年 1 月 15 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　實驗任務········

2、83;···································3</p

3、><p>　　實驗目的·································&

4、#183;··········3</p><p>　　設計方案·····················&

5、#183;······················3</p><p>　　參考電路設計·········

6、;·······························4</p><p>　　實驗儀器設備

7、83;····································&

8、#183;··9</p><p>　　實驗心得·····························&

9、#183;··············10</p><p><b>　　實驗任務</b></p><p>　　設計一個交通燈控制器，具體要求如下：</p><p>　　以紅，黃，綠三種顏色的發光管作為交通燈

10、。 綠燈亮表示可以通行,紅燈亮表示禁止通行.黃燈亮表示未通過的車輛禁止通行.</p><p>　　每次放行時間為30秒，紅轉綠或綠轉紅時，需黃燈亮5秒作為過度。</p><p><b>　　實驗目的</b></p><p>　　掌握電子電路的一般設計方法和設計流程。</p><p>　　學習使用PROTEL軟件繪制電路原

11、理圖和印刷版圖。]</p><p>　　掌握應用EWB對設計的電路進行仿真，通過仿真結果驗證設計的正確性。</p><p><b>　　設計方案</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　圖1為交通燈控制器的一個參考設計方案。在這一方案中，系統主要由控制器.定時器.脈沖信

12、號發生器.譯碼器.信號燈組成。</p><p>　　TL.TY為定時器的輸出信號，ST為控制器的輸出信號。</p><p>　　當車道綠燈亮時，定時器開始記時，當記時到30秒時，TL輸出為1，否則，TL=0；</p><p>　　當車道黃燈亮后，定時器開始記時，當記時到5秒時，TY輸出為1，否則，TY=0；</p><p>　　ST為狀態轉換

13、信號，當定時器數到規定的時間后，由控制器發出狀態轉換信號，定時器開始下一個工作狀態的定時計數。 </p><p>　　交通信號燈有四個狀態，用S0. S1. S2 .S3來表示，并且分別分配編碼狀態為00 .01 .11. 10 ，控制狀態為：</p><p><b>　　表1.狀態轉換表</b></p><p>　　圖2 畫出了控制器的

14、狀態轉換圖，圖中TY和TL為控制器的輸入信號，ST為控制器的輸出信號。</p><p><b>　　圖2. 狀態轉換圖</b></p><p><b>　　參考電路設計</b></p><p>　　1.定時器電路 </p><p>　　定時器由與系統秒脈沖（由時鐘脈沖產生器提供）同步的計

15、數器構成，要求計數器在狀態信號ST作用下，首先清零，然后在時鐘脈沖上升沿作用下，計數器從零開始進行增1計數，向控制器提供模5的定時信號TY和模30的定時信號TL。 計數器選用集成電路74LS163進行設計較簡便。74LS163是4位二進制同步計數器，它具有同步清零、同步置數的功能。CTp、CTT是交通燈的ASM圖數控制端，CO是進位輸出端，D0～D3是并行數據輸入端，Q0～Q 3是數據輸出端。由兩片74LS163級聯組成的定時器電路

16、如圖3所示。TY和TL為計數器的輸出信號。ST為狀態轉化信號，每當ST輸出一個正脈沖，計數器進行一輪計數。</p><p><b>　　電路圖為：</b></p><p>　　圖3. 計數器電路圖</p><p><b>　　2.控制器電路</b></p><p>　　控制器是交通管理的核心，它應該

17、能夠按照交通管理規則控制信號燈工作狀態的轉換。從ASM圖可以列出控制器的狀態轉換表，如表所示。選用兩個D觸發器FF1、FFO做為時序寄存器產生 4種狀態，控制器狀態轉換的條件為TL和TY，當控制器處于Q1n+1Q0n+1＝ 00狀態時，如果TL＝ 0，則控制器保持在00狀態；如果，則控制器轉換到Q1n+1Q0n+1＝ 01狀態。這兩種情況與條件TY無關，所以用無關項"X"表示。其余情況依次類推，同時表中還列出了狀態轉

18、換信號ST 。</p><p>　　表2. 控制器狀態轉換表</p><p>　　將Q1n+1、Q0n+1和 ST為1的項所對應的輸人或狀態轉換條件變量相與，其中"1"表示反變量，然后將各與項相或，即可得到下面的方程：</p><p>　　Q1n+1 = 1Q1n Q0n TY + Q1n Q0n + Q1n1Q0n1TY</p>

19、<p>　　Q0n+1 = 1Q1n1Q0n TL+1 Q1n Q0n + Q1n1Q0n1TL ST = 1Q1n Q0n TL +1Q1n Q0nTY + Q1nQ0n1TY+ Q1n Q0nTL</p><p>　　根據以上方程，選用數據選擇器 74LS153來實現每個D觸發器的輸入函數，將觸發器的現態值（ ）加到74LS153的數據選擇輸入端作為控制信號．即可實現控制

20、器的功能?？刂破鞯倪壿媹D如圖4所示。圖4中R、C構成上電復位電路 。保證觸發器的初始狀態為0，觸發器的時鐘輸入端輸入1HZ秒脈沖。</p><p><b>　　圖4.控制器電路圖</b></p><p><b>　?。?）譯碼器 </b></p><p>　　譯碼器的主要任務是將控制器的輸出 Q1、 Q0的4種工作狀態

21、，翻譯成車道上4個信號燈的工作狀態?？刂破鞯臓顟B編碼與信號燈控制信號之間的關系如表3所示。</p><p>　　表3. 控制器輸出與信號燈之間的聯系</p><p><b>　　電路圖為：</b></p><p><b>　　圖5.譯碼器電路圖</b></p><p>　?。?）PROTEL電路為：

22、</p><p>　　圖6. PROTEL電路圖</p><p>　?。?）PCB印刷板圖為：</p><p><b>　　圖7. PCB板圖</b></p><p><b>　　五、實驗儀器設備</b></p><p>　　1． 脈沖發生器 1只2． 集成電路74LS74

23、2片，74LS153 3片，74LS163 2片3． 電阻 10KΩ 1只4． 電容 10Uf 1只5．或門 6個，非門 4個. 其它 發光二極管 3只。</p><p><b>　　六、實驗心得</b></p><p>　　通過這次課程設計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。</p><p>　　在設計過程中，經常會遇到這樣那樣的情況，就

24、是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。我做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內容有限，所以在這次課程設計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平

25、時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。所以這個期末測試之后的課程設計對我們的作用是非常大的。</p><p>　　在制作PCB時，發現細心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是線的布局上既要美觀又要實用和走線簡單，兼顧到方方面面去考慮是很需要的，否則只是一紙空話。</p><p>　　同時

26、我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發揚團結協作的精神。某個人的離群都可能導致導致整項工作的失敗。實習中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導致整個工作失敗。團結協作是我們實習成功的一項非常重要的保證。而這次實習也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。</p><p>　　通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識

27、是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。</p><p>　　這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多專業知識問題，最后在老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同