關(guān)于交通燈控制邏輯電路的設(shè)計報告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計總結(jié)報告關(guān)于交通燈控制邏輯電路的設(shè)計報告1. 課程設(shè)計的意義和目的 電子技術(shù)課是高等院校工科專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，使電子應(yīng)用技術(shù)中硬件知識的入門課程之一，具有很強的實踐性。實踐和課程設(shè)計是學(xué)習(xí)這門課的重要實踐環(huán)節(jié)，也是學(xué)好這門課的重要手段。 電子技術(shù)課程設(shè)計是在學(xué)習(xí)了模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)后進行的一個重要的實踐環(huán)節(jié)，目的在于將模擬和數(shù)字這兩部分課程的理論和實踐聯(lián)系起來，是學(xué)生動腦又動手，在老師的指導(dǎo)下對某一設(shè)計課題進行電路設(shè)計和實踐，他對于鞏固所學(xué)課程的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力有著十分重要的作用，有利于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和提高學(xué)生的工程設(shè)計能力和實踐

2、動手能力。 課程設(shè)計還需要學(xué)生查閱大量資料，獨立完成電路設(shè)計、安裝、焊接及調(diào)試任務(wù)，能夠開拓視野、豐富知識、培養(yǎng)興趣、激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，從而提高對電子技術(shù)理論和實踐相結(jié)合的綜合認識。 通過學(xué)習(xí)和實踐，樹立理論聯(lián)系實際的良好學(xué)風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)勤于動手、勇于創(chuàng)新的工程素質(zhì)和探索精神，以適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展和未來社會的需求。2. 對所有課題的介紹 2.1語音放大電路設(shè)計的介紹 1）設(shè)計內(nèi)容及要求 設(shè)計一個集成運算放大器組成的語音放大電路。其中包括信號輸入、前置放大器、有源帶通濾波器、功率放大器、輸出等單元電路。設(shè)計要求、 選取單元電路及元件； 、前置放大電路的仿真與調(diào)試；、 有源帶通濾波電路的仿真

3、與調(diào)試；、功率放大電路的仿真與調(diào)試；、整體電路的聯(lián)調(diào)；（或完成全電路理論設(shè)計、仿真、調(diào)試。 ）2）設(shè)計參數(shù)各基本單元電路的設(shè)計條件分別為：、前置放大器： 輸入信號uid10mv；輸入阻抗ri100k、帶通濾波器：帶通頻率范圍 300hz3khz 增益增益：au = 1、功率放大器：最大不失真輸出功率 pom5w；負載阻抗 rl=4； 電源電壓 +5v,+12v,-12v2.2多功能函數(shù)發(fā)生器的介紹1）設(shè)計內(nèi)容及要求、設(shè)計一個能產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波的電路，要求波形的頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào)，矩形波占空比在一定范圍內(nèi)可調(diào)；、用數(shù)碼管顯示波形頻率；、在計算機上用multisim仿真優(yōu)化；、

4、（選作內(nèi)容1）用中規(guī)模集成電路組件和阻容元件實現(xiàn)所選定的電路；、（選作內(nèi)容2）印刷電路板的設(shè)計；、撰寫設(shè)計總結(jié)報告。 2）設(shè)計參數(shù)、頻率范圍：150300hz，連續(xù)可調(diào)；、矩形波占空比：30%60%，連續(xù)可調(diào)；、輸出電壓：矩形波up-p12v；三角波up-p12v；正弦波up-p 1v； 、由三個數(shù)碼管實時顯示輸出頻率。2.3交通等控制邏輯電路的設(shè)計的介紹1）設(shè)計內(nèi)容及要求設(shè)計一個十字路口的紅、綠、黃三色信號交通燈控制電路，具體要求如下。、選取單元電路及元件； 、交通燈控制邏輯電路的原理分析；、總體電路圖的設(shè)計； 、在計算機上用multisim仿真優(yōu)化；、撰寫設(shè)計報告。2）設(shè)計參數(shù)、用紅、綠、

5、黃三色燈作信號燈。紅燈亮表示禁止通行；綠燈亮表示允許通行；黃燈亮表示給行駛中的車輛時間以?？康浇芯€之外。、該交通燈能實現(xiàn)正常的、即時顯示三種燈的亮滅狀態(tài)。、控制器總清零功能。即按下r后，系統(tǒng)實現(xiàn)總清零，計數(shù)器由初始狀態(tài)開始計數(shù)，對應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮。、選作內(nèi)容 能實現(xiàn)特殊狀態(tài)的功能顯示。設(shè)s為特殊狀態(tài)的傳感器信號，當(dāng)s = 1時，進入特殊狀態(tài)。當(dāng)s = 0時，退出特殊狀態(tài)。按下s后，能實現(xiàn)下述特殊狀態(tài)功能。顯示器閃爍。計數(shù)器停止計數(shù)并保持原來的數(shù)據(jù)；東西、南北路口均顯示紅燈狀態(tài)。 用數(shù)碼管顯示計時時間。2.4選題理由 交通等是我們?nèi)粘Ｉ钪凶罨镜囊粋€規(guī)

6、則指示，在這之前一直都好其他的工作原理，現(xiàn)在居然讓我們自己設(shè)計這個電路，非常的興奮，想借此機會把一直都好奇的問題搞懂，再看它的設(shè)計要求和參數(shù)，能夠運用所學(xué)的知識來解決這些要求還是有點頭緒，清零功能、數(shù)碼管顯示這些都是我們學(xué)過的。通過自己設(shè)計來解決交通等的問題還是很有意思的，雖然不是很有把握，但我們可以查資料、問老師來解決這個問題。3交通燈控制邏輯電路的設(shè)計的總體方案的確定 3.1 設(shè)計要求、用紅、綠、黃三色燈作信號燈。紅燈亮表示禁止通行；綠燈亮表示允許通行；黃燈亮表示給行駛中的車輛時間以?？康浇芯€之外。、該交通燈能實現(xiàn)正常的、即時顯示三種燈的亮滅狀態(tài)。、控制器總清零功能。即按下r后，系統(tǒng)實現(xiàn)

7、總清零，計數(shù)器由初始狀態(tài)開始計數(shù)，對應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮。、 用數(shù)碼管顯示計時時間。 3.2電路總體框圖交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖主要由顯示器、分頻電路、系統(tǒng)控制電路、減法計數(shù)器和脈沖信號組成。交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1。減法計數(shù)器主控制器分頻器南北方向顯示器東西方向顯示器東西南北脈沖信號圖1 交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖3.3框圖中各部分功能的介紹1） 主控制器，主要用于控制十字路口交通燈的工作狀態(tài)，以實現(xiàn)對東西、南北方向的車輛運行狀態(tài)的控制。2） 南北方向顯示器，主要用于顯示南北方向紅綠燈所涼的時間，方便行人和車輛的通行。3） 東西方向顯示器，主要用于顯示東西方向紅綠燈所亮的時間，方便行人和車輛

8、的通行。4） 減法計數(shù)器，主要用于對脈沖做減計數(shù)，完成計時任務(wù)達到控制每一種工作狀態(tài)持續(xù)時間的目的，從而控制東西、南北方向的顯示器，減法計數(shù)器在減到零時自動置數(shù)，從而進入下一個工作狀態(tài)，還可以在計數(shù)器上設(shè)置自動清零按鈕，從而實現(xiàn)清零功能。5） 分頻器，主要用于對所家的脈沖信號進行分頻，是加入電路的脈沖頻率為1hz，符合日常的要求。6） 指示燈，主要用于指示車輛的運行狀態(tài)。3.4各部分輸入輸出的關(guān)系 減法計數(shù)器的輸出控制各個方向的顯示器和主控制器的輸入，主控制器的輸出控制減法計數(shù)器的置數(shù)和各個顯示燈的亮滅，脈沖信號線經(jīng)過分頻器進行分頻再進入減法計數(shù)器和總控制器。3.5交通燈的工作流程圖東西方向綠

9、燈亮南北方向紅燈亮東西方向黃燈亮南北方向紅燈亮東西方向紅燈亮南北方向綠燈亮東西方向紅燈亮南北方向黃燈亮60s未到3s未到30s未到3s未到圖2 信號燈工作順序流程圖4各個單元電路的設(shè)計 4.1減法計數(shù)器的設(shè)計 74ls192n是雙向計數(shù)器，高電平復(fù)位低電平置數(shù)。其功能表如表1。表 1 74ls192n功能表輸入輸出clrloadupdownabcdq3q2q1q01×××××××000000××d3d2d1d0d3d2d1d0011××××加法計數(shù)011×

10、××× 減法計數(shù) 該減法計數(shù)器運用了兩塊74ls192n板（雙向計數(shù)器）來實現(xiàn)置數(shù)、清零和計數(shù)的功能。運用減法技術(shù)功能時加法時鐘信號接高電平，減法時鐘信號在低四位上用秒脈沖，高位上的時鐘信號用低位向高位的借位信號作為輸入，再將兩塊的置數(shù)端引出作為一個輸出管腳，通過總控制電路來控制；將兩塊板子的復(fù)位端引出通過一個按鈕和高電平相連，以實現(xiàn)電路的清零功能。 因為在計數(shù)的開始個位數(shù)是0，所以將低位的四個輸入端都接地，在置數(shù)時就直接置為0，高位的輸入通過總控制電路來控制。該減法計數(shù)器的電路圖如圖3。 圖3 減法計數(shù)器4.2 總控制電路的設(shè)計 該電路的主要目的是通過減法計數(shù)器

11、的輸出來控制各路口燈的亮滅，再通過燈的亮滅控制a、c的高低電平，在置數(shù)的時候來控制所置數(shù)的大小即各路口綠燈亮的時間。因為所設(shè)置的時間分別為30、60，所以在置數(shù)的時候c是a的前一個狀態(tài)，可用一個d觸發(fā)器來實現(xiàn)。先列出交通信號燈信號狀態(tài)真值表如表2。表 2 交通信號燈信號狀態(tài)真值表控制器輸出東西信號燈狀態(tài)南北信號燈狀態(tài)acr1（紅）y1（黃）g1（綠）r2（紅）y2（黃）g2（綠）01100001011000101000110010010100由真值表可得：r1=a y1=ac g1=ac r2=c y2=ca g2=ca當(dāng)減法計數(shù)器減到0時，減法計數(shù)器技術(shù)，因此要設(shè)計一個電路控制置數(shù)端即圖4左

12、邊的一部分。總控制器的電路圖如圖4。圖 4 總控制電路圖4.3 分頻電路的設(shè)計因為電路輸入的脈沖信號應(yīng)該是秒脈沖信號，而在實際電路中產(chǎn)生的都是高頻率脈沖，所以需要設(shè)計一個分頻器來實現(xiàn)秒脈沖的輸入。涉及電路采用了兩塊74ls192n板(雙向計數(shù)器)，在此電路中采用了改板子的加法計數(shù)功能，低位板子的向高位的進位信號作為高位板子的加法脈沖信號，從而實現(xiàn)20、100分頻。分頻電路如圖5。圖5 分頻電路圖4.4 555定時器多諧振蕩電路 由555定時器和外接元件r1、r2、c構(gòu)成多諧振蕩電路，電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路也不需要外加觸發(fā)信號，利用電源通r1、r2向c充電，以及c通過r2向c1放電，

13、使電路產(chǎn)生振蕩。因為t=0.7r1c+1.7r2c，而r1、r2和c的乘積都很小，所以產(chǎn)生的信號的頻率就很大，一般都是幾千hz。在通過分頻器將信號源分頻使得輸入信號的頻率達到要求。4.5 總電路圖總電路是由各個模塊電路組成，如果把這些電路都搬到一起電路會顯得很亂，所以我把每個模塊的電路圖都分別畫到不同的圖紙上，經(jīng)過封裝把每一個模塊都集成一個電路板，電路圖的輸入端作為電路板的輸入管腳，電路圖的輸出端作為電路板的輸出管腳，在總電路圖中只需將電路板調(diào)出即可。在總電路中將六個燈、555定時器多諧振蕩電路和顯示器接上即可。在multisim軟件中進行仿真時只需加入500、2500hz的信號源即可?？傠娐?/p>

14、圖如圖6。圖6 總電路圖5 系統(tǒng)調(diào)試 在總電路圖畫出來以后，對電路進行仿真，單擊運行按鈕，觀察電路的運行情況，從燈的亮滅和顯示器的顯示能夠達到課題中的要求，但發(fā)現(xiàn)電路中沒有清零功能電路顯示器也只有一個不符合實際情況。首先，解決清零功能的實現(xiàn)問題，清零功能應(yīng)該和置數(shù)功能在同一個模塊里，所以我們仔細研究減法計數(shù)器電路，只需將復(fù)位端引出通過按鈕和高電平相連即可實現(xiàn)清零的功能，在運行過程中如果想要清零只需按下按鈕系統(tǒng)就會自動清零。其次，解決顯示器的問題，在實際生活中一個十字路口應(yīng)該有兩個顯示器，而我們的電路中只有一個顯示器，還必須在總電路中加入一個顯示器，兩個顯示器雖然含義不同但是現(xiàn)實的時間卻是相同的

15、，所以應(yīng)該和原電路中的顯示器受相同端的控制。于是我們在總電路中加入了兩個顯示器，在顯示器下輸入管腳號用一根總線把它們連起來即可?，F(xiàn)在在電路仿真過程中發(fā)現(xiàn)的問題也就得到了解決，但是還有一個功能沒實現(xiàn)特殊情況兩個紅燈都亮，盡管想了很久還是沒想出來。6 結(jié)論 交通燈控制邏輯電路能夠?qū)崿F(xiàn)題中要求的基本功能，即紅燈亮禁止通行，綠燈亮能夠通行，黃燈亮還得等三秒鐘，燈的亮滅和顯示器相符，有控制器清零功能同時回到初始狀態(tài)重新計數(shù)；電路還實現(xiàn)了有顯示器顯示時間的功能。電路的缺陷就是不能實現(xiàn)特殊情況兩紅燈都亮并且停止計時。 我們的電路還有一個優(yōu)點就是我們并沒有把所有的電路都放在一張電路圖上，而是將每個模塊都封裝成

16、一個電路板直接在總電路中實現(xiàn)電路板的調(diào)用從而使總電路清晰而又簡單，在調(diào)試的時候也就容易了。7 課程設(shè)計總結(jié) 通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了數(shù)字電子技術(shù)方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。課程設(shè)計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思考的空間，給了我莫大的空間。同時，設(shè)計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設(shè)計，我掌握

17、了常用元件的識別和測試；熟悉了常用儀器、儀表；以及如何提高電路的性能等等。通過查詢資料，也了解了很多元器件的構(gòu)造及原理。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人

18、對你的認可！我認為，在這次的課程設(shè)計中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結(jié)束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。 回顧起此課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)

19、到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。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，只有理論知識是遠遠不夠的，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，才能真正為社會服務(wù)，從而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，但可喜的是最終都得到了解決。 課程設(shè)計過程中，對團隊精神有了更加深刻的理解，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不

20、懂的知識，收獲頗豐。同時，也感謝這次課程設(shè)計過程中給與我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)，由于你們的幫助使我能夠順利完成此次課程設(shè)計。參考文獻1、 任國燕主編 模擬電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書 重慶科技學(xué)院 2008年11月2、 康華光主編 電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分（第五版）高等教育出版社 2006年12月3、 王振紅主編 電子技術(shù)綜合實驗及綜合設(shè)計 機械工業(yè)出版社 2007年3月4、 趙淑范主編 電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計 清華大學(xué)出版社 2006年8月5、 楊志忠主編 電子技術(shù)課程設(shè)計 機械工業(yè)出版社 2008年7月6、 周紅軍主編 數(shù)字電子技術(shù)試驗指導(dǎo)書 中國水利水電出版社 2008年8月7、 陳光明主編 電子技術(shù)課程

21、設(shè)計與綜合實訓(xùn) 北京航空航天大學(xué)出版社2007年5月8、 安兵菊主編 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗及課程設(shè)計 機械工業(yè)出版社2008年2月附錄1 元器件清單序號名稱型號規(guī)格個數(shù)1雙向計數(shù)器74ls192n4個2d觸發(fā)器74ls74d個3與 門74ls808d6個4非 門74ls04n3個5與 非 門nor82個6一個按鈕key-space1個7顯 示 器dcd_hex4個8電 源vcc3個9地gnd5個10電 阻r1個11紅 燈probe_dig_red2個12黃 燈probe_dig_yellow2個13綠 燈probe_dig_green2個附錄2 課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：交通燈控制邏輯電路的設(shè)計 學(xué)生姓名課程名稱電子技術(shù)課程設(shè)計專業(yè)班級電自2009-01、電自2009-02地 點i405、i406起止時間2011.7.42011.7.8設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一個十字路口的紅、綠、黃三色信號交通燈控制電路，具體要求如下。1、選取單元電路及元件； 2、交通燈控制邏輯電路的原理分析；3、總體電路圖的設(shè)計； 4、在計算機上用multisim仿真優(yōu)化；5、撰寫設(shè)計報告。設(shè)計參數(shù)1、用紅、綠、黃三色燈作信號燈。