交通燈控制器課程設(shè)計說明書

1、交通燈控制器課程設(shè)計說明書課程設(shè)計說明書學(xué)生姓名：學(xué)號：學(xué)院：專業(yè)：題目：交通燈控制器指導(dǎo)教師： 職稱：2010年1月15日目錄1、實驗任務(wù)32、實驗?zāi)康?3、設(shè)計方案34、參考電路設(shè)計45、實驗儀器設(shè)備96、實驗心得1013一. 實驗任務(wù)設(shè)計一個交通燈控制器，具體要求如下：1、以紅，黃，綠三種顏色的發(fā)光管作為交通燈。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.2、每次放行時間為30秒，紅轉(zhuǎn)綠或綠轉(zhuǎn)紅時，需黃燈亮5秒作為過度。二. 實驗?zāi)康?、掌握電子電路的一般設(shè)計方法和設(shè)計流程。2、學(xué)習(xí)使用PROTEL軟件繪制電路原理圖和印刷版圖。3、掌握應(yīng)用EWB對設(shè)計的電路

2、進(jìn)行仿真，通過仿真結(jié)果驗證設(shè)計的 正確性。三. 設(shè)計方案交通燈控制器參考方案圖1圖1為交通燈控制器的一個參考設(shè)計方案。在這一方案中，系統(tǒng)主要由 控制器.定時器脈沖信號發(fā)生器.譯碼器信號燈組成。TL.TY為定時器的輸出信號，ST為控制器的輸出信號。當(dāng)車道綠燈亮?xí)r，定時器開始記時，當(dāng)記時到30秒時，TL輸出為1,否則，TL=0；當(dāng)車道黃燈亮后，定時器開始記時，當(dāng)記時到5秒時，TY輸出為1,否則，TY=0；ST為狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，當(dāng)定時器數(shù)到規(guī)定的時間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，定時器開始下一個工作狀態(tài)的定時計數(shù)。00 .01 . 11.控制器狀態(tài)信號燈狀態(tài)so (00)紅燈亮S1 (01)黃燈亮S2

3、 (11)綠等亮S3 (10)黃燈亮交通信號燈有四個狀態(tài),用SO.來表SI. S2 S3示，并且分別分配編碼狀態(tài)為控制狀態(tài)為:表1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表圖2畫出了控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)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。圖2.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖四. 參考電路設(shè)計1 .定時器電路定時器由與系統(tǒng)秒脈沖（由時鐘脈沖產(chǎn)生器提供）同步的計數(shù)器構(gòu)成， 要求計數(shù)器在狀態(tài)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(shù)器從零開始進(jìn)行增1計數(shù)，向控制器提供模5的定時信號TY和模30的定 時信號TLo計數(shù)器選用集成電路74LS163進(jìn)行設(shè)計較簡便。74LS163是4位二進(jìn)制同步計數(shù)器，它具有同步清零

4、、同步置數(shù)的功能。CTp、CTT是交通燈的 ASM圖數(shù)控制端，C0是進(jìn)位輸出端，D0D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，Q0Q 3是數(shù) 據(jù)輸出端。由兩片74LS163級聯(lián)組成的定時器電路如圖3所示。TY和TL為計數(shù) 器的輸出信號。ST為狀態(tài)轉(zhuǎn)化信號，每當(dāng)ST輸出一個正脈沖，計數(shù)器進(jìn)行一輪 計數(shù)。電路圖為：U33OVIQA OTJTQB OVTQC OUTQD CARRYU22HOTJI10ENPENTPATADTA P ATA DIB DATA IN C DATA DID CLKCLRWMLS163(16)1431S、412 C511 06710EbTPENTDATA IN ADATAQIBDATA IN

5、CDATA IN P? CLKCLRW7+LS163(16)OUTQA OUT QB OUTQC OUTQD CARRY141115圖3計數(shù)器電路圖2.控制器電路控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號燈工 作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。從ASM圖可以列出控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表所示。選用兩個D 觸發(fā)器FF1、FFO做為時序寄存器產(chǎn)生4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件為TL 和TY,當(dāng)控制器處于Qln+lQ0n+l= 00狀態(tài)時，如果TL= 0,則控制器保持在 00狀態(tài)；如果，則控制器轉(zhuǎn)換到Qln+lQ0n+l= 01狀態(tài)。這兩種情況與條件TY 無關(guān)，所以用無關(guān)項X表示。其余情況依次類推，同時表

6、中還列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換 信號ST。入出現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件次態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號態(tài)Q1TLTYQinQ2QOnST0 00X00 0000 11X00 1111 1X001101X1111100X1110011X101X0100X10輸輸表2.控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表將Qln+1 QOn+1和ST為1的項所對應(yīng)的輸人或狀態(tài)轉(zhuǎn)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：Qln+1 = lQln QOn TY + Qin QOn + QlnlQOnlTYQOn+1 = lQlnlQOn TL+1 Qin QOn + QlnlQOnlTLST = lQln QOn TL +lQln QOnTY

7、+ QlnQOnlTY+ Qin QOnTL根據(jù)以上方程，選用數(shù)據(jù)選擇器74LS153來實現(xiàn)每個D觸發(fā)器的輸入函數(shù), 將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值（）加到74LS153的數(shù)據(jù)選擇輸入端作為控制信號.即可實 現(xiàn)控制器的功能?？刂破鞯倪壿媹D如圖4所示。圖4中R、C構(gòu)成上電復(fù)位電路。 保證觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0,觸發(fā)器的時鐘輸入端輸入1HZ秒脈沖。圖4控制器電路圖(3)譯碼器譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出Ql Q0的4種工作狀態(tài)，翻譯成車道上4個信號燈的工作狀態(tài)?？刂破鞯臓顟B(tài)編碼與信號燈控制信號之間的關(guān)系如 表3所示。狀態(tài)紅黃綠黃(Q1.Q0)001000010100110010100001表3.控制器輸出與信

8、號燈之間的聯(lián)系電路圖為：I_LU154Y3-Y2Y1-衛(wèi)衛(wèi)衛(wèi)Y1一Y01 -2-2 2-2-L-L-1-12C応1C1C5 A15| |174 LSI、537嚴(yán) Insert圖5譯碼器電路圖(4) PROTEL 電路為:PROTEL電路圖(5) PCB印刷板圖為:I Sheetl .PcbU14U2U1u-t ANDU3 AND 回US郎o J J U17 . UL5 UL6 U8 U7 74LG15374LS153 74LS153 NOT NOT NOTULIULO74LS155 24LS153 24LS/D213 L滄匸Y1 CRYSTAL19D2074LS153 2MLS&3 zi*ec

9、nU22 NOT 匚:止 8U17匚匚2CZCZ 匚：1圖7PCB板圖五、實驗儀器設(shè)備1. 脈沖發(fā)生器1只2.集成電路74LS74 2片，74LS153 3片，74LS163 2 片3.電阻10KQ 1只4.電容lOUfl只5.或門6個，非門4個.其它發(fā) 光二極管3只。六、實驗心得通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就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(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很 多。我做課程設(shè)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(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，

10、而且考試內(nèi)容有限, 所以在這次課程設(shè)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(rèn)識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè) 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(rèn)識來源于實踐，實踐是認(rèn)識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一 標(biāo)準(zhǔn)。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。在制作PCB時，發(fā)現(xiàn)細(xì)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。同時我認(rèn)為我們的工作是一個團(tuán)隊的工作，團(tuán)隊需要個人，個人也離不開團(tuán) 隊，必須發(fā)揚團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項工作的失敗。 實習(xí)中只有一個人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)致整個工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實習(xí)成功的一項非常重 要的保證。而這次實習(xí)也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識 是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論, 才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)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