交通燈控制電路設(shè)計(3)

1、?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院信息工程學(xué)院項目實訓(xùn)報告實訓(xùn)項目名稱：交通信號燈控制器設(shè)計項目實訓(xùn)時間：2013年3月4日至2013年4月12日實訓(xùn)指導(dǎo)教師:專業(yè)（方向）： 電子信息工程（軟件方向）年級：2009級班級：姓名：學(xué)號：2013年4月8日項目實訓(xùn)須知一、安全第一。學(xué)生必須嚴(yán)格遵守國家政策法令及學(xué)校的有關(guān)規(guī)章 制度，嚴(yán)格遵守實訓(xùn)考勤制度和勞動紀(jì)律，嚴(yán)格遵守工作規(guī)程。二、項目實訓(xùn)報告按實訓(xùn)的實際情況編寫，著重工程項目的需求分析、工程結(jié)構(gòu)圖（E-R圖或拓?fù)鋱D）、設(shè)計實施、測試修改、總結(jié)收獲等。三、項目實訓(xùn)報告的主體內(nèi)容要求思路清晰，合乎邏輯，用語簡潔 準(zhǔn)確；內(nèi)容務(wù)求客觀、科學(xué)，要盡量讓事實和數(shù)據(jù)說話。凡是用

2、簡要的 文字能夠講清楚的內(nèi)容，應(yīng)用文字陳述。用文字不容易說明白或說起來 比較繁瑣的，應(yīng)用表或圖來陳述。四、項目實訓(xùn)總結(jié)是實訓(xùn)過程的總體結(jié)論，主要回答“收獲和體會 是什么”，是項目實訓(xùn)成果的歸納和總結(jié)，也包括指出項目的不足或待 完善改進(jìn)的地方。五、項目實訓(xùn)報告版面要求：字?jǐn)?shù)不少于 5000字。用Word排版及 標(biāo)準(zhǔn)A4打印紙進(jìn)行打印。頁面上、下、右邊距均為 2.5厘米，左邊距為 3厘米。報告正文部分行間距為“ 1.5倍行距”。正文部分文字采用宋體、 小四號，正文中一級標(biāo)題采用宋體、四號、加粗，二級標(biāo)題采用宋體、小四加粗，三級以后標(biāo)題均采用宋體、小四。六、項目實訓(xùn)結(jié)束后需按要求上交本報告及完整的項

3、目工程文件。七、項目實訓(xùn)成績依據(jù)學(xué)生的實訓(xùn)表現(xiàn)、完成的工程項目質(zhì)量、撰 寫報告等方面的綜合情況，由指導(dǎo)教師進(jìn)行成績評定。成績按優(yōu)秀、良 好、中等、及格、不及格五級制評定。不參加實訓(xùn)的，或不按要求填寫 本報告的，項目實訓(xùn)成績以不合格計。一、項目實訓(xùn)目的1、當(dāng)今時代是一個自動化時代，交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計算機密切相關(guān)。 因此，一個好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠、違章控制等方面給予技術(shù)革新。隨 著大規(guī)模集成電路及計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在控制技術(shù)方面的廣泛運 用，智能設(shè)備有了很大的發(fā)展，是現(xiàn)代科技發(fā)展的主流方向。2、EDA技術(shù)的一個重要特征就是使用硬件描述語言（HDL）來完成系

4、統(tǒng)的設(shè)計文件，應(yīng)用VHDL的數(shù)字電路實驗降低了數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計難度，這在電子設(shè)計領(lǐng)域已得到設(shè)計 者的廣泛采用。本設(shè)計就是針對交通信號燈控制器的設(shè)計問題，提出了基于VHDL語言的交通信號燈系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)方法。通過對系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，采用了層次化的設(shè)計方法，給出了各個模塊的VHDL程序，并且利用Max PlusH對應(yīng)用程序進(jìn)行了仿真， 并給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果。在用 VHDL語言進(jìn)行電路設(shè)計時，應(yīng)充分認(rèn)識到VHDL語 言的特點，從設(shè)計思想、語句運用及描述方法上等多方面對電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。通過電 路優(yōu)化設(shè)計，可以使用規(guī)模更小的可編程邏輯芯片，從而降低系統(tǒng)成本。3、 本課程設(shè)計是在學(xué)完EDA原理及課程之后

5、綜合利用所學(xué) EDA知識完成一個EDA 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計并在實驗室實現(xiàn)。該課程設(shè)計的主要任務(wù)是通過解決實際問題，鞏固和 加深 電子設(shè)計自動化應(yīng)用技術(shù)”課程中所學(xué)的理論知識和實驗?zāi)芰Γ菊莆栈?VHDL語言應(yīng)用電路的一般設(shè)計方法，提高電子電路的設(shè)計和實驗?zāi)芰?。二、項目實?xùn)內(nèi)容（需求分析、E-R圖或拓?fù)鋱D、設(shè)計實施、測試修改等）1、總體思路一般情況下十字路口東西方向和南北方向的車流量不同，所以為各方 向分配的時間也不同。顯然，分三步控制不能達(dá)到讓各方向時間不同的 目的，所以我們選擇分四個步驟：（1）南北方向綠燈亮60秒，東西方向紅燈亮60秒；南北方向黃燈亮4秒，東西方向繼續(xù)亮紅4秒；（3）南北方向

6、紅燈亮30秒，東西方向綠燈亮30秒；南北方向繼續(xù)紅燈，東西方向黃燈亮4秒。流程如下圖所示：南北：綠燈（60s）:，黃燈（4s）_紅燈（30s） _d*r.：I=III a- St i交通燈控制電路電路圖如下所示:譯碼器發(fā)出的高低電平信號，即為步驟信號，控制著交通燈的明滅。J FH4 阿T 4JTW Fwl aR ；* ! ；!lJ C-J -&E4-r uj為了實現(xiàn)交通燈的閃爍功能，接入一個手動開關(guān)，即可在6-22點時 間段輸出高電平信號，在22-6點時間段輸出低電平信號。該信號與譯碼器 的紅綠燈信號一起接到一個與門，起到開關(guān)的作用，6-22點允許譯碼器的 信號通過，22-6點關(guān)閉信號燈。同時

7、，該信號反相后與譯碼器的黃燈信號 一起接到一個或門。6-22點為低電平信號，黃燈由譯碼器的信號控制；22-6 點為高電平信號，黃燈一直工作，不論譯碼器是什么信號。而且，控制黃 燈的信號和秒脈沖的信號接入一個與門后，即可實現(xiàn)黃燈閃爍的功能5、電路安裝與調(diào)試（一）電路安裝 考慮到如果整體電路都安裝好后在檢查調(diào)試電路會很麻煩，而且比較難找 出問題出在哪，所以我們分步安裝調(diào)試檢查。首先我們確認(rèn)所有元器件都 是完好的、芯片無引腳掉落并且工作正常，所有導(dǎo)線無損壞。（二）電路調(diào)試1、調(diào)試方法 通電觀察把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的元件接好電路。觀察有無異?，F(xiàn)象，包括有無冒煙，是否有異常氣 味，手摸器件是否發(fā)燙，電源是否有

8、短路現(xiàn)象等。如果出項異常，應(yīng)急時切掉電源， 徹底排除故障后才能通電。然后測量各電路總電源電壓和期間的引腳的點電壓，以保 證元器件的正常。 靜態(tài)調(diào)試：在沒有外加信號的條件下進(jìn)行調(diào)試。本次課程設(shè)計主要是通過靜態(tài)測試數(shù)字電路的各 輸入端和輸出端的高低電平及其邏輯關(guān)系，可以即時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞的元器件，判斷電 路工作情況，并及時調(diào)整電路參數(shù)，是電路工作狀態(tài)符合設(shè)計要求。 動態(tài)調(diào)試動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行。調(diào)試的方法是在電路的輸入端接入適當(dāng)?shù)念l率 和幅值的信號，查看電路工作情況。6、故障分析與電路改進(jìn)（一）常見的故障現(xiàn)象在本次課程設(shè)計中常見的故障現(xiàn)象：1、計數(shù)器不能正確計數(shù)；2、電路的延時現(xiàn)象使兩個

9、計數(shù)器不能同時工作；3、倒計時時間不正確；4、芯片與各接觸點的接觸不良問題；5、計數(shù)出現(xiàn)紊亂。（二）產(chǎn)生故障的原因故障產(chǎn)生的原因很多，情況也很復(fù)雜，有的是一種原因引起的簡單故障，有的是多種 原因相互作用引起的故障。本實驗產(chǎn)生故障的原因主要有以下幾種：1、定型芯片使用異端時間后出現(xiàn)故障，元器件損壞，連接線路是發(fā)生短路或斷路（接 插件接觸不良）；2、新設(shè)計安裝的電路來說，故障原因可能是，實際電路與設(shè)計的原理圖不符；元器件 使用不當(dāng)或損壞，設(shè)計的電路本身就存在某些缺點，不滿足技術(shù)要求，連線發(fā)生短路 或斷路現(xiàn)象等。3、儀器使用不正引起的故障；4、線路受內(nèi)在、外在干擾。三、項目實訓(xùn)總結(jié)（項目成果分析、收

10、獲及存在的不足）六個星期的實訓(xùn)項目設(shè)計一眨眼就過去了 。在這六個星期里，我們完成了從 電路的單元構(gòu)思到整體設(shè)計到后來的設(shè)計完成、軟件仿真再到最后的安裝 調(diào)試的成功。雖然這期間我們經(jīng)歷了許多挫折和失敗的探索，付出了很多 時間和汗水，但最后我們成功了。心中的喜悅與成就感是不言而喻的。自己選實訓(xùn)項目課題的時候，一頭霧水。因為有一段時間沒接觸數(shù)電 了所以對所學(xué)的東西開始感到陌生，更何況本次課程設(shè)計綜合性很強，要 求我們發(fā)散思維設(shè)計電路。雖然老師講解指導(dǎo)之后有點頭緒了，但一開始 我還是不知從何下手。從圖書館借閱資料后，我參考老師給我們的總體框 圖，先確定每個模塊可能要用到哪些芯片然后熟悉它們的引腳和功能

11、表。 我漸漸地有了頭緒：原來用我們學(xué)過的知識就都可以設(shè)計出各個模塊，只 要把每個模塊設(shè)計好了然后連起來就基本完成了。在通用倒計時課題的設(shè)計中，我用兩片74192十進(jìn)制芯片完成了倒計 時的循環(huán)計數(shù)，這部分并不難，只需注意進(jìn)位的連接就可以了，這在數(shù)電 實驗中已經(jīng)掌握了。而在延時電路這模塊中我遇到許多困難，起初是毫無 頭緒，后來通過老師的指導(dǎo)知道，這模塊雖然費時比較長，不過設(shè)計成功 時是非常開心的，因為我覺得這模塊是本課題一大難點。仿真成功后，在實際接線測試的過程中我們遇到了更多問題。故障產(chǎn)生的原因很多，情況也很復(fù)雜，有的是一種原因引起的簡單故障，有的是多種原因相互作用引起 的故障。比如說接線板部分區(qū)域損壞或接觸不好、芯片損壞、導(dǎo)線老化、線路干擾、 外界干擾而造成的顯示數(shù)據(jù)紊亂不穩(wěn)定，還有就是芯片管腳懸空并不一定是高電平等 實際問題。當(dāng) 我們把所有問題解決后重啟電源發(fā)現(xiàn)顯示器一開始并沒清零 從第一步開始。原來我們沒有接清零開關(guān)進(jìn)來，而在