數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告,推薦文檔

1、數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告題目：交通燈控制器班級(jí)：08 通信工程 1 班學(xué)號(hào)：0810618125姓名：廖小梅指導(dǎo)老師：張紅燕日期：2010 年 12 月目錄1、設(shè)計(jì)背景2、設(shè)計(jì)任務(wù)書3、設(shè)計(jì)框圖及總體描述4、各單元設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)方案與原理說(shuō)明5、測(cè)試過(guò)程及結(jié)果分析6、設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中的體會(huì)7、對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的意見(jiàn)及建議8、附錄9、參考文獻(xiàn)10、成績(jī)?cè)u(píng)定表格一、設(shè)計(jì)背景隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通問(wèn)題日益凸顯嚴(yán)重，尤其在城市街道的十字叉路口，極其容易發(fā)生交通問(wèn)題，為了保證交通秩序和人們的安全，一般在每條街上都有一組紅、黃、綠交通信號(hào)燈。交通燈控制電路自動(dòng)控制十字路口的紅、黃、綠交通燈。交通燈通過(guò)

2、的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮車輛行人通行，保證車輛行人的安全，實(shí)現(xiàn)十字路口交通管理自動(dòng)化。二、設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向（即 a 車道）和東西方向（即 b 車道）兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間都為 30 秒；2、在綠燈轉(zhuǎn)紅燈時(shí)，先由綠燈轉(zhuǎn)為黃燈，黃燈亮 6 秒后，再由黃燈轉(zhuǎn)為紅燈，此時(shí)另一方向才由紅燈轉(zhuǎn)為綠燈，車輛才開始通行。三、設(shè)計(jì)框圖及總體描述1、分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 1 所示。它主要由控制器、定時(shí)器、譯碼器和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時(shí)器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信

3、號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)器和譯碼器的工作。圖 1 交通燈控制系統(tǒng)原理框圖在圖中，t30: 表示甲車道或乙車道綠燈亮的時(shí)間間隔為 30 秒，即車輛正常通行的時(shí)間間隔。定時(shí)時(shí)間到，t30 =1，否則，t30 =0。t6：表示黃燈亮的時(shí)間間隔為 6 秒。定時(shí)時(shí)間到，t6=1，否則， t6=0。st：表示定時(shí)器到了規(guī)定的時(shí)間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)。由它控制定時(shí)器開始下個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)。交通系統(tǒng)的車道信號(hào)燈的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換如下所述：狀態(tài) 1：a 車道綠燈亮，b 車道紅燈亮。表示 a 車道上的車輛允許通行,b 車道禁止通行。綠燈亮滿規(guī)定的時(shí)間隔 t30 時(shí)，

4、控制器發(fā)出狀態(tài)信號(hào) st，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。狀態(tài) 2：a 車道黃燈亮，b 車道紅燈亮。表示 a 車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行， b 車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔 ty 時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào) st，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。狀態(tài) 3：a 車道紅燈亮，b 車道黃燈亮。表示 aa 車道禁止通行，b 車道上的車輛允許通行綠燈亮滿規(guī)定的時(shí)間間隔 t30時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào) st，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。狀態(tài) 4：a 車道紅燈亮，b 車道黃燈亮。表示 a 車道禁止通行， b 車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮滿規(guī)定的時(shí)間間隔 ty 時(shí)，控制器發(fā)

5、出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào) st，系統(tǒng)返回到狀態(tài) 1，又從狀態(tài) 1 開始工作下去，完成狀態(tài) 4 后便又返回到狀態(tài) 1，如此循環(huán)下去。交通燈以上 4 種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為 00、01、11、10，并分別用s0、s1、s3、s2 表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如表 1 所示， 控制器應(yīng)送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號(hào)。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，把燈的代號(hào)和燈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)合二為一，并作如下規(guī)定：表 1 控制器工作狀態(tài)及功能控制狀態(tài)信號(hào)燈狀態(tài)車道運(yùn)行狀態(tài)s0（00）a 綠b 紅 a 車道通行，b 車道禁止通行s1（01）a 黃b 紅 a 車道緩行，b 車道禁止通行s3（11）a 紅

6、、b 綠a 車道禁止通行，a 車道通行s2（10）a 紅，b 黃a 車道禁止通行，a 車道緩行ag=1a 車道綠燈亮bg=1b 車道綠燈亮ay=1a 車道黃燈亮by=1b 車道黃燈亮ar=1a 車道紅燈亮by=1b 車道紅燈亮2、邏輯總圖如圖 2 所示圖 2 邏輯總圖四、各單元設(shè)計(jì)電路方案與原理說(shuō)明1、秒脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器由 en555 芯片及外圍電路組成，其中 r1、r2 和 c1 的值由公式 f=1t=1r1+2r2cln2 決定脈沖寬度，由于理論和實(shí)際總存在些誤差，所以在秒脈沖電路中的 r2 采用變位器，以便能更好的調(diào)節(jié)秒脈沖。產(chǎn)生秒脈沖的電路如圖 3 所示圖 3 脈沖電路圖如圖 3

7、 所示，r1 采用 62k 歐的電阻、r2 則采用最大阻值為 10k 歐的 103 電位器，c1 為 22uf 的電容，c2 為 104pf 的電容。r2 和 c1 組成一個(gè)串聯(lián) rc 充放電電路，在 ne555 的 7 腳上輸出一個(gè)方波信號(hào)，c2 上得到一個(gè)三角波。此三角波送到ne555 的 2 腳輸入端。由 ne555 內(nèi)部的比較器和門電路共同作用，維持 7 腳上的方波信號(hào)和 3 腳上的輸出方波。2、控制器部分控制器是交通燈管路的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管路規(guī)則控制信號(hào)燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換?？刂破鲃t選用 74l138 芯片，控制電路部分如圖 4 所示。74ls138 芯片為 3-8 線譯碼器，

8、其管腳如圖 5 所示，在74ls138 芯片中利用 g1、/(g2a)和/(g2b)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。帶控制輸入端的譯碼器又是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分配器。圖 4 控制電路在 74ls138 相應(yīng)的輸出端加了整流二極管d1、d2、d3、d4，起到限流保護(hù)發(fā)光二極管的作用。圖 574ls138 管腳圖3、定時(shí)器部分定時(shí)器由與系統(tǒng)秒脈沖（由時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器提供，這里采用 ne555 芯片作為時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器）同步的計(jì)數(shù)器構(gòu)成，要求計(jì)數(shù)器在狀態(tài)信號(hào) st 作用下，首次清零，然后在時(shí)鐘脈沖上升沿作用下，計(jì)數(shù)器從零開始進(jìn)行增 2 計(jì)數(shù)，向控制器提供定時(shí)信號(hào)

9、 t6 和 t30 。計(jì)數(shù)器采用 74ls160 芯片，定時(shí)電路如圖 6 所示， 74ls160 是一個(gè)具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進(jìn)制上升沿計(jì)數(shù)器，圖 6定時(shí)電路4、譯碼器部分譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出的四種工作狀態(tài)，翻譯成、車道上個(gè)信號(hào)燈的工作狀態(tài)?？刂破鞯臓顟B(tài)編碼與信號(hào)燈控制信號(hào)之間的關(guān)系。譯碼部分包括 74ls192 的計(jì)數(shù)、74ls48 的譯碼以及共陰數(shù)碼管的顯示。74ls192 是可預(yù)置 bcd 雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器， 74ls48 為線7 段譯碼器驅(qū)動(dòng)器，常用在數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中，它們的管腳分別如圖 7、8 所示。譯碼部分的電路圖如圖 9 所示。與

10、 74ls48 相連的是共陰數(shù)碼管，74ls48 將 74ls192 的計(jì)數(shù)譯為二進(jìn)制進(jìn)而通過(guò)數(shù)碼管顯示出數(shù)字。圖 774ls192 管腳圖圖 874ls48 管腳圖圖 9 譯碼電路4、電源電源電路圖如圖 10 所示，在圖中，四個(gè) ln4148 整流二極管組成一個(gè)整流橋，以及 7805 這個(gè) 5v 穩(wěn)壓管，可以使電路及即使輸入的是 12v 的交流點(diǎn)，整個(gè)電路都能正常工作。c3、c4 起到濾波的作用，分別采用 1000uf、100uf 的有極電容，為了顯示電路中是否有電壓輸入，在 7805 的輸出端連接一個(gè) l13 的發(fā)光二級(jí)管，以及一個(gè)保護(hù)發(fā)光二極管的電阻 r3。圖 10 電源電路五、測(cè)試過(guò)程

11、及結(jié)果分析雖然經(jīng)過(guò)了仿真，可當(dāng)電路板做出來(lái)時(shí)，并沒(méi)有如設(shè)計(jì)的要求實(shí)現(xiàn)它的功能，發(fā)光二極管并沒(méi)有亮，經(jīng)檢測(cè)是芯片的 16 管腳并沒(méi)有電壓到達(dá)，經(jīng)過(guò)檢查 vcc 的線路，發(fā)現(xiàn)所有需要輸入電壓的管腳的 vcc 線路并沒(méi)有形成一個(gè)閉合回路，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后重新做出來(lái)的電路板基本上能調(diào)試出來(lái)，但秒脈沖相對(duì)較快， 經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)電位器 r2，秒脈沖便恢復(fù)正常。六、設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中的體會(huì)從課程設(shè)計(jì)的選定，到硬件的調(diào)試成功花了不少時(shí)間，卻在其中收獲了不少東西。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，理解能力和動(dòng)手能力都得到了提高，也加深了對(duì)課本知識(shí)的理解。這次課程設(shè)計(jì)這次的實(shí)習(xí)是對(duì)去年學(xué)過(guò)的數(shù)字電子技術(shù)基本知識(shí)的應(yīng)用，本來(lái)對(duì)數(shù)字電子技術(shù)中的

12、有些東西就不太熟悉， 通過(guò)這次實(shí)習(xí)，更深刻的了解了各種芯片的引腳、時(shí)序圖、邏輯圖以及功能表，能夠用各種芯片以及觸發(fā)器等組建邏輯電路。這次的設(shè)計(jì)雖然短暫.但卻是我第一次自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的電路.以前書本上的內(nèi)容第一次完完全全的在實(shí)際中實(shí)現(xiàn).在設(shè)計(jì)過(guò)程中,遇到了書本中不曾學(xué)到的情況.最后,感謝張紅燕老師為我們提供這次的動(dòng)手機(jī)會(huì)。交通燈是現(xiàn)實(shí)生活中常用的交通工具，經(jīng)過(guò)這次獨(dú)自設(shè)計(jì)并成功完成它，我深刻的了解了它的工作原理， 雖然它與現(xiàn)實(shí)生活中的交通燈有一定的差距，但是它是現(xiàn)實(shí)交通燈的基礎(chǔ)。現(xiàn)在我體會(huì)到數(shù)字電子技術(shù)對(duì)當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的重要性。七、對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的意見(jiàn)及建議這次的課程設(shè)計(jì)一共有六個(gè)選題，每一個(gè)都注重

13、課本知 識(shí)的應(yīng)用以及對(duì)課外知識(shí)的擴(kuò)充，也都能提高我們的動(dòng)手能力。但是本次的交通燈的設(shè)計(jì)沒(méi)有要求右拐燈的顯示，也現(xiàn)實(shí)生活中的交通燈有一定的差距。八、附錄交通燈控制器的仿真圖如圖 11 所示，protel99es 圖如圖12 所示，pcb 如圖 13 所示，所用元件如表 2 所示。圖 11交通燈控制器仿真圖圖 12 交通燈控制器 protel99es 圖圖 13 交通燈控制器 pcb 圖表 2元件清單編號(hào)名稱數(shù)量（個(gè)）備注u1、u274ls1922可預(yù)置 bcd 雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器u374ls1601可預(yù)置 bcd 異步清除計(jì)數(shù)器u474ls13813-8 線譯碼器u5ne5551定時(shí)器u6、u77

14、4ls4824 線7 段譯碼器u874ls0012 輸入端四與非門u9780515v 整流管ds1、ds2共陰數(shù)碼管2顯示數(shù)字d1d2d3d4d5d6d7d8ln41488整流二極管，限流及整流r1電阻162k 歐r2電位器110k 歐r3、r8電阻210k 歐、1k 歐，保護(hù)發(fā)光二極管r4 、r5、r6、r7電阻4220 歐，保護(hù)發(fā)光二極管c1、c2無(wú)極電容222uf、104pf，充放電路c3、c4有極電容21000 uf、100 uf，濾波、整流l1、l2、l3 、l4發(fā)光二極管4發(fā)綠光，指示通行l(wèi)5、l6、l7、l8發(fā)光二極管4發(fā)黃光，指示綠燈準(zhǔn)備要轉(zhuǎn)換成紅燈l9、l10、l11、l12

15、、l13、l14發(fā)光二極管6發(fā)紅光，指示禁止通行、指示有電壓輸入九、參考文獻(xiàn)梁德厚：數(shù)字電子技術(shù)及應(yīng)用2004 年 7 月徐志軍等：數(shù)字電路技術(shù)實(shí)用手冊(cè)電子工業(yè)出版社 2005 年 8 月第 2版陳大欽：電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 高等教育出版社2000 年 6 月第 2 版張慶雙：實(shí)用電子電路 200 例 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 年 7 月第 1 版物理與電子信息工程系數(shù)電課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表專業(yè)：通信工程 班級(jí)：08 通信 1 班 學(xué)號(hào)：0810618125 姓名： 廖小梅課題名稱設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)電子作品成績(jī)課程設(shè)計(jì)成績(jī)指導(dǎo)教師：2010 年 12 月“”“”at the end, xia

16、o bian gives you a passage. minand once said, people who learn to learn are very happy people. in every wonderful life, learning is an eternal theme. as a professional clerical and teaching position, i understand the importance of continuous learning, life is diligent, nothing can be gained, only continuous learning can achieve better self. only by constantly learning and mastering the latest relevant knowledge, can employees