交通燈控制器課程設計說明書

1、中北大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名:學 號：學 院:電子與計算機科學技術學院專 業(yè):微電子學題 目:交通燈控制器指導教師： 職稱: 2010 年 1 月 15 日 目錄1、 實驗任務32、 實驗目的33、 設計方案34、 參考電路設計45、 實驗儀器設備96、 實驗心得10一. 實驗任務設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，紅轉綠或綠轉紅時，需黃燈亮5秒作為過度。二. 實驗目的1、 掌握電子電路的一般設計方法和設計流程。2、 學習使用prot

2、el軟件繪制電路原理圖和印刷版圖。3、 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。三. 設計方案 圖1 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(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； 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； st為狀態(tài)轉換信號，當定時器數(shù)到規(guī)定的時間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，定時器開始下一個工作狀態(tài)的定時計數(shù)。 交通信號燈有四個狀態(tài)，用s0

3、. s1. s2 .s3來表示，并且分別分配編碼狀態(tài)為00 .01 .11. 10 ，控制狀態(tài)為：控制器狀態(tài)信號燈狀態(tài)s0（00）紅燈亮s1（01）黃燈亮s2（11）綠等亮s3（10）黃燈亮表1.狀態(tài)轉換表 圖2 畫出了控制器的狀態(tài)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。 圖2. 狀態(tài)轉換圖四. 參考電路設計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tl。 計數(shù)器選用集成電路74ls163

4、進行設計較簡便。74ls163是4位二進制同步計數(shù)器，它具有同步清零、同步置數(shù)的功能。ctp、ctt是交通燈的asm圖數(shù)控制端，co是進位輸出端，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)轉化信號，每當st輸出一個正脈沖，計數(shù)器進行一輪計數(shù)。 電路圖為： 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，它應該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號燈工作狀態(tài)的轉換。從asm圖可以列出控制器的狀態(tài)轉換表，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)轉換的條件為

5、tl和ty，當控制器處于q1n+1q0n+1 00狀態(tài)時，如果tl 0，則控制器保持在00狀態(tài)；如果，則控制器轉換到q1n+1q0n+1 01狀態(tài)。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(tài)轉換信號st 。 輸 入輸 出 現(xiàn) 態(tài) q1 q2狀態(tài)轉換條件 次 狀 態(tài)轉換信號態(tài) tl ty q1n q0n st0 00 0 0 10 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 x 0 0 0 1 x 0 1 1x 0 0 1 0x 1 1 1 10 x 1 1 01 x 1 0 1x 0 1 0 0x 1 0 0 1 表2. 控制器狀態(tài)轉換表將q1n+1、q0

6、n+1和 st為1的項所對應的輸人或狀態(tài)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： q1n+1 = 1q1n q0n ty + q1n q0n + q1n1q0n1ty q0n+1 = 1q1n1q0n tl+1 q1n q0n + q1n1q0n1tl st = 1q1n q0n tl +1q1n q0nty + q1nq0n1ty+ q1n q0ntl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。控制器的邏輯圖如圖4所示。圖4中r、c構成上電

7、復位電路 。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 譯碼器的主要任務是將控制器的輸出 q1、 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系如表3所示。狀態(tài)（q1.q0） 紅 黃 綠 黃 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 表3. 控制器輸出與信號燈之間的聯(lián)系 電路圖為： 圖5.譯碼器電路圖 （4）protel電路為： 圖6. protel電路圖（5）pcb印刷板圖為： 圖7. pcb板圖五、實驗儀器設備1 脈沖發(fā)生器 1只2 集

8、成電路74ls74 2片，74ls153 3片，74ls163 2片3 電阻 10k 1只4 電容 10uf 1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 通過這次課程設計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在設計過程中，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(nèi)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

9、。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。在制作pcb時，發(fā)現(xiàn)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。同時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(fā)揚團結協(xié)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(xié)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。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