交通信號燈課設(shè)

1、學(xué) 號： 0121010340317課 程 設(shè) 計題 目交通信號燈控制器設(shè)計學(xué) 院自動化學(xué)院專 業(yè)自動化班 級自動化1002班姓 名嚴(yán)瑞斌指導(dǎo)教師楊莉 林偉2012年7月2日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 嚴(yán)瑞斌 專業(yè)班級： 自動化1002班 指導(dǎo)教師： 楊莉 林偉 工作單位： 武漢理工大學(xué) 題 目: 交通信號燈控制器設(shè)計 初始條件：1 運用所學(xué)的模擬電路和數(shù)字電路等知識；2 用到的元件：實驗板、電源、連接導(dǎo)線、74系列芯片、555芯片或微處理器等。要求完成的主要任務(wù):1 假設(shè)一路口為東西南北走向。初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈，2 然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1東西綠燈通車，南北紅燈。3 過25s轉(zhuǎn)狀態(tài)2，東西綠燈

2、滅，黃燈閃爍5次，南北仍紅燈。4 再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，南北綠燈通車，東西紅燈亮。5 過20s轉(zhuǎn)狀態(tài)4，南北綠燈滅，閃5次黃燈，東西仍是紅燈。6 最后循環(huán)至狀態(tài)1，如此不斷周期循環(huán)下去。7 嚴(yán)格按照課程設(shè)計說明書要求撰寫課程設(shè)計說明書。時間安排： 第1天 下達(dá)課程設(shè)計任務(wù)書，根據(jù)任務(wù)書查找資料；第24天 進(jìn)行方案論證，軟件模擬仿真并確定設(shè)計方案； 第5天 提交電路圖，經(jīng)審查后領(lǐng)取元器件；第68天 組裝電路并調(diào)試，檢查錯誤并提出問題；第911天 結(jié)果分析整理，撰寫課程設(shè)計報告，驗收調(diào)試結(jié)果；第1214天 補(bǔ)充完成課程設(shè)計報告和答辯。指導(dǎo)教師簽名： 2012年 6月25日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 2012

3、年 6月25日目 錄1設(shè)計意義及要求11.1設(shè)計意義11.2 方案設(shè)計要求12方案設(shè)計22.1設(shè)計思路22.2方案設(shè)計22.2.1個人方案22.2.2小組方案42.3方案比較53部分電路設(shè)計53.1秒脈沖信號發(fā)生器設(shè)計53.2主控電路五進(jìn)制計數(shù)器設(shè)計73.3計數(shù)電路設(shè)計103.3.125進(jìn)制計數(shù)器設(shè)計113.3.2 5進(jìn)制計數(shù)器設(shè)計123.3.3 20進(jìn)制計數(shù)器設(shè)計123.3.4 計數(shù)電路總體電路133.4交通燈控制電路設(shè)計144調(diào)試與檢測164.1調(diào)試中故障及解決辦法164.2調(diào)試與運行結(jié)果175仿真操作步驟及使用說明18結(jié)束語19參考文獻(xiàn)20附錄21本科生課程設(shè)計成績評定表武漢理工大學(xué)電工

4、電子綜合課程設(shè)計說明書交通信號燈控制器設(shè)計1設(shè)計意義及要求1.1設(shè)計意義隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)已成為城市交通部門需要重點解決的問題之一。在這交通系統(tǒng)中，交通燈無疑扮演者舉足輕重的角色，它們是無聲的交通法規(guī)，是司機(jī)和行人的行為準(zhǔn)則。自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)，設(shè)計方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。設(shè)計交通信號燈控制將我們所學(xué)的知識與實際相結(jié)合，可以實實在在地鍛煉我們的設(shè)計能力、動手能力，讓我們更熟悉數(shù)電知識，同時了解protues仿真軟件的使用。1.2 方案設(shè)計要求初始條件：1） 運用所學(xué)的模擬電路

5、和數(shù)字電路等知識；2） 用到的元件：實驗板、電源、連接導(dǎo)線、74系列芯片、555芯片或微處理器等。要求完成的主要任務(wù):1） 假設(shè)一路口為東西南北走向。初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈，2） 然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1東西綠燈通車，南北紅燈。3） 過25s轉(zhuǎn)狀態(tài)2，東西綠燈滅，黃燈閃爍5次，南北仍紅燈。4） 再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，南北綠燈通車，東西紅燈亮。5） 過20s轉(zhuǎn)狀態(tài)4，南北綠燈滅，閃5次黃燈，東西仍是紅燈。6） 最后循環(huán)至狀態(tài)1，如此不斷周期循環(huán)下去。2方案設(shè)計2.1設(shè)計思路1）系統(tǒng)要求黃燈閃爍的時候需要一秒閃爍一次，故需要設(shè)計一個秒脈沖輸出的時基電路。2）系統(tǒng)中要求在25S、30S、50S和55S時轉(zhuǎn)換狀態(tài)，

6、考慮到同時涉及25進(jìn)制、30進(jìn)制、50進(jìn)制、55進(jìn)制計數(shù)器較繁瑣，電路器件需求較多，而且電路南北紅綠燈是對稱的，故僅設(shè)計5進(jìn)制、25進(jìn)制及20進(jìn)制計數(shù)器，在計數(shù)滿后，計數(shù)器給予主控電路一個脈沖信號，同時清零，主控電路進(jìn)入下一狀態(tài)，對紅綠燈和計數(shù)電路作出相應(yīng)的控制。3）主控電路是本系統(tǒng)的核心，它需要接收計數(shù)電路的25S、5S、20S和5S的信號脈沖，并且實現(xiàn)對于紅綠交通燈的開啟和關(guān)閉，并且反饋給計數(shù)電路，使其進(jìn)入下一進(jìn)制計數(shù)的狀態(tài)。題目要求的交通燈有5種狀態(tài)，除了未開啟的第一種狀態(tài)之外，對應(yīng)著四種進(jìn)制的計數(shù)狀態(tài)，因此主控電路需要有5種狀態(tài)，每接收一次計數(shù)電路的脈沖進(jìn)入下一狀態(tài)。2.2方案設(shè)計2.

7、2.1個人方案交通信號燈系統(tǒng)框圖如圖2-1所示：信號燈控制進(jìn)位脈沖1秒脈沖信號555定時器計數(shù)電路主控電路交通信號燈啟動按鈕計數(shù)器進(jìn)制控制圖2-1 交通信號燈控制器系統(tǒng)框圖根據(jù)設(shè)計方案的要求，我們可以依據(jù)南北方向和東西方向交通信號燈的亮滅情況畫出狀態(tài)時序圖，如圖2-2所示。 圖2-2 交通信號燈狀態(tài)時序圖首先，用555定時器產(chǎn)生1HZ脈沖作為時鐘脈沖信號源，時鐘信號與計數(shù)電路相連。計數(shù)電路由兩片74LS192構(gòu)成。由交通信號燈狀態(tài)時序圖可見，當(dāng)信號燈進(jìn)入正常循環(huán)之后，共有4個狀態(tài)：1.東西方向綠燈亮，紅燈、黃燈滅，南北方向紅燈亮，綠燈、黃燈滅，持續(xù)25S；2.東西方向黃燈閃爍，紅燈、綠燈滅，南

8、北方向紅燈亮，綠燈、黃燈滅，持續(xù)5S；3.南北方向綠燈亮，紅燈、黃燈滅，東西方向紅燈亮，綠燈、黃燈滅，持續(xù)20S；4.南北方向黃燈閃，紅燈、綠燈滅，東西方向紅燈亮，綠燈、黃燈滅，持續(xù)5S，結(jié)束后進(jìn)入狀態(tài)1。交通燈存在4中狀態(tài)，并且分別對應(yīng)著25進(jìn)制、5進(jìn)制、20進(jìn)制、5進(jìn)制計數(shù)器，因此僅需兩片74LS192構(gòu)成計數(shù)電路。主控電路除了需要控制4個循環(huán)狀態(tài)外，還需要有未啟動計數(shù)器時的第一個狀態(tài)：東西、南北紅燈亮，因此主控電路中采用一片74LS192構(gòu)成5進(jìn)制計數(shù)器。對于計數(shù)電路和主控電路，計數(shù)電路需要以4種進(jìn)制清零，即25進(jìn)制、5進(jìn)制、20進(jìn)制和5進(jìn)制，分別對應(yīng)主控電路的4種狀態(tài)：001100，因

9、此主控電路中的74LS192的Q2Q0端與譯碼器74LS138相連，相應(yīng)的輸出端與計數(shù)器的對應(yīng)進(jìn)制的清零相與，然后接74LS192的清零端，每次只能有一種清零方式生效，清零端同時與主控電路的計數(shù)器CP端相連，每清零一次主控電路便進(jìn)入下一狀態(tài)，計數(shù)器也改換進(jìn)制，從而實現(xiàn)4種進(jìn)制的不斷循環(huán)。對于交通燈控制電路，交通燈的5種狀態(tài)對應(yīng)著主控電路的5個進(jìn)制：000100，其中001100為4種循環(huán)狀態(tài)。本部分電路可根據(jù)交通信號燈狀態(tài)時序圖列出真值表，再使用對應(yīng)的邏輯門即可實現(xiàn)對交通信號燈的控制。其中當(dāng)黃燈啟動時需與時鐘信號相連，實現(xiàn)閃爍功能。個人方案總體電路圖見附圖1。2.2.2小組方案交通信號燈控制原

10、理圖如圖2-2所示：計數(shù)器實現(xiàn)五十五進(jìn)制555定時 器計數(shù)器實現(xiàn)五進(jìn)制移位寄存器南北方向信號燈東西方向信號燈 圖2-2 交通信號燈控制原理圖 首先用555定時器產(chǎn)生1Hz脈沖作為時鐘脈沖信號源，用74LS161構(gòu)成五進(jìn)制計數(shù)器，產(chǎn)生五進(jìn)制數(shù)，并且每五秒自動清零，同時利用清零信號給74LS164移位寄存器一個脈沖信號，使移位寄存器每5秒發(fā)生一次移位，然后通過74LS164移位寄存器分別實現(xiàn)5秒，20秒，25秒和30秒的循環(huán)控制，30秒后禁止信號輸入移位寄存器，再過25秒信號又可以重新輸入移位寄存器，這樣就可以分別使東西方向和南北方向?qū)?yīng)的紅燈和綠燈亮和滅，最后用黃燈信號和脈沖信號源進(jìn)行與邏輯運算

11、，使得黃燈能夠每秒閃爍一次，閃爍時間為5秒。由于南北方向和東西方向的紅燈和綠燈的亮滅的時間不相等，南北方向紅燈亮30秒，綠燈亮25秒，黃燈閃爍5秒；東西方向紅燈亮25秒，綠燈亮20秒，黃燈閃爍5秒，所以南北方向周期為30秒，東西方向周期為25秒，總周期為55秒。因此利用一片74LS161和構(gòu)成五進(jìn)制計數(shù)器的74LS161級聯(lián)起來構(gòu)成一個55進(jìn)制的計數(shù)器，再利用其清零端接到74LS164移位寄存器的清零端，實現(xiàn)移位寄存器的每55秒清一次零，從而達(dá)到對南北方向和東西方向周期不相等的控制，達(dá)到方案設(shè)計的要求。總電路圖見附圖2。2.3方案比較方案一中使用芯片較多，而方案二使用芯片相對較少，尤其是沒有過

12、多的門電路，對于后期的電路連接、調(diào)試都較簡單。方案一使用的主要芯片都是計數(shù)器，而方案二巧妙地運用74LS164 移位寄存器，直接代替了方案一中的計數(shù)器加上譯碼器的作用，即可實現(xiàn)相應(yīng)進(jìn)制的計數(shù)，又便于將當(dāng)前狀態(tài)用于后續(xù)的交通信號燈控制。方法簡單、巧妙而有效。綜上所述，方案二線路簡單，使用元器件較少而又可滿足題目的要求，且較容易實現(xiàn)，故選擇方案二作為小組方案。3部分電路設(shè)計3.1秒脈沖信號發(fā)生器設(shè)計時鐘信號產(chǎn)生電路可由555定時器、電阻及電容構(gòu)成多諧振蕩器。555定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖如圖3-1所示：圖3-1 555定時器管腳圖圖3-2 由555定時器構(gòu)成的多偕振蕩器的結(jié)構(gòu)圖555定時器構(gòu)成多諧

13、振蕩器的計算公式如下：充電過程：2Vcc3=Vcc+Vcc3-Vcce-t1R1+R2C2 ，則t1=(R1+R2)C2Ln2放電過程：Vcc3=0+2Vcc3-0e-t2R2C2 ,則t2=R2C2Ln2電路輸出電壓的周期為T=t1+t2=0.7（2R2+R1）C2=1s此處取C2=22uF，R1=51k，R2=7k，即可得到輸出為1s脈沖信號。最終電路圖如圖3-3所示。圖3-3 秒脈沖電路電路圖3.2主控電路五進(jìn)制計數(shù)器設(shè)計主控電路由一片十進(jìn)制計數(shù)器74LS192構(gòu)成，該計數(shù)器是雙時鐘十進(jìn)制可逆計數(shù)器，具有計數(shù)、保持、異步清零、同步預(yù)置數(shù)的功能。首先介紹一下74LS192的芯片及邏輯功能，

14、其管腳圖及邏輯符號如圖3-4所示。圖3-4 74LS192集成計數(shù)器管腳圖及邏輯符號管腳介紹：CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端。LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。 CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。 CO為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出， BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。MR為清零端，高電平有效，異步清零。P0P3為置數(shù)端，Q0Q3為輸出端，Q3為高位。表3-1 74LS192集成技術(shù)器功能表輸入輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011加計數(shù)011減計數(shù)由功能表可知，都MR=1時，計數(shù)器輸出端Q3Q0全部置零，這個時候為異

15、步清零功能。當(dāng)MR=0，PL=0時，Q3Q0=P3P0，這個時候是異步置數(shù)功能。當(dāng)MR=0而且PL=1時，計數(shù)器正常計數(shù)，由CPU端及CPD端決定其加計數(shù)或者減計數(shù)的功能。合理應(yīng)用計數(shù)器的異步清零和異步置數(shù)功能可構(gòu)成十進(jìn)制以下的任意進(jìn)制計數(shù)器。在本設(shè)計中，主控電路一共需要控制五種狀態(tài)，故使用74LS192構(gòu)成五進(jìn)制計數(shù)器。因為74LS192具有異步清零功能，故只需要在74LS192輸出為0101的時候輸出控制信號清零即可。但本設(shè)計還有一個特殊之處，當(dāng)電路未啟動時，主控電路處于0000的狀態(tài)，即交通燈處于東西紅燈、南北紅燈的狀態(tài)，當(dāng)電路啟動時，主控電路立即進(jìn)入0001的狀態(tài)，即進(jìn)入東西綠燈，南北

16、紅燈的狀態(tài)，而且主控電路啟動后需要再00010100四個狀態(tài)中循環(huán)，即啟動后實為四進(jìn)制計數(shù)器。因此主控電路必須采用異步置數(shù)的方式來完成循環(huán),當(dāng)啟動按鈕按下后，電路實現(xiàn)一次置數(shù)，使電路進(jìn)入0001狀態(tài)，當(dāng)電路計數(shù)到0101時再進(jìn)行置數(shù)。因此在設(shè)計中Q3與Q0相與非再與開關(guān)相與，連接到74LS192的置數(shù)端。另外，74LS192的CPU端接計數(shù)電路的進(jìn)位脈沖，每來一個脈沖切換一次狀態(tài)，并反饋給計數(shù)電路。本部分電路圖如圖3-5所示。圖3-5主控電路五進(jìn)制計數(shù)器電路3.3計數(shù)電路設(shè)計計數(shù)電路需要在主控電路的控制下進(jìn)行四種進(jìn)制的計數(shù)，當(dāng)主控電路為0001時，進(jìn)行25進(jìn)制計數(shù)，當(dāng)主控電路為0010時，進(jìn)行

17、5進(jìn)制計數(shù)，當(dāng)主控電路為0011時，進(jìn)行20進(jìn)制計數(shù)，當(dāng)主控電路為0100時，進(jìn)行5進(jìn)制計數(shù)，實則為3種進(jìn)制的切換。為實現(xiàn)這一目的，本部分采用了兩片74LS192以及一片74LS138譯碼器，74LS138用于對主控電路狀態(tài)的譯碼，再通過邏輯門電路控制計數(shù)電路的進(jìn)制切換。首先介紹一下74LS138的管腳圖及邏輯功能。圖3-6集成譯碼器74LS138引腳圖表3-2集成譯碼器74LS138真值表譯碼器實現(xiàn)的功能是將輸入的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的高低電平，在本設(shè)計中將Q2、Q1、Q0分別于A2、A1、A0相連，譯碼器的輸出即代表主控電路的狀態(tài)。本部分電路要實現(xiàn)3種進(jìn)制的切換，電路圖較復(fù)雜，統(tǒng)一敘述比較

18、不便，故將分為三小部分介紹。3.3.125進(jìn)制計數(shù)器設(shè)計當(dāng)主控電路狀態(tài)為0001時，計數(shù)器應(yīng)處于25進(jìn)制計數(shù)的狀態(tài)。因本題目要求的最高進(jìn)制為25進(jìn)制，兩片74LS192可實現(xiàn)任意100進(jìn)制以下的計數(shù)功能，故使用兩片74LS192即可滿足要求。74LS192具有異步清零功能，故當(dāng)兩片74LS192計數(shù)到0010 0101時應(yīng)輸出清零信號，而當(dāng)主控電路為狀態(tài)0001時，譯碼器74LS138的Y1輸出為0，故將Y1接一個反相器再與Q5、Q2、Q0相與非即可實現(xiàn)25進(jìn)制清零，即L=Y1*Q5*Q0*Q2。當(dāng)Y1=1時，L=0，L與計數(shù)器的MR端及主控電路的74LS192的CPU端相連，當(dāng)L=0時，MR

19、端與CPU端依舊為低電平，沒有影響；當(dāng)Y1=0且Q5、Q0、Q2都為高電平，則MR端為高電平，對計數(shù)器進(jìn)行清零，同時主控電路的CPU端收到一個上升沿脈沖，主控電路進(jìn)入下一個狀態(tài)。本部分電路圖如圖3-7所示。圖3-725進(jìn)制計數(shù)電路3.3.2 5進(jìn)制計數(shù)器設(shè)計當(dāng)主控電路狀態(tài)為0010和0100時，計數(shù)器處于5進(jìn)制計數(shù)狀態(tài)，此時由74LS138譯碼器Y2及Y4輸出為低電平，其他輸出為高電平。使用74LS192構(gòu)成5進(jìn)制計數(shù)器，在兩片74LS192輸出為0000 0101時進(jìn)行清零，同時需要Y2或者Y4其中一個為低電平。此處采用Y2與Y4與非，然后再與 Q0、Q2相與非，再接一個非門，即L=Y2Y4

20、Q0Q2=（Y2+Y4）Q0Q2，從而實現(xiàn)是同Y2、Y4以及Q0、Q2控制5進(jìn)制計數(shù)。當(dāng)Y2和Y4都為1時，L輸出為0，而MR端是高電平清零，因此對MR端沒有影響。當(dāng)Y2和Y4其中一個為0，且Q0、Q2輸出為1時，MR端為高電平，此時對計數(shù)器進(jìn)行清零，因兩片74LS192的MR端與主控電路的CP端相連，故清零的同時也給予了主控電路的74LS192一個上升脈沖，使主控電路進(jìn)入下一個狀態(tài)。圖3-85進(jìn)制計數(shù)器電路圖3.3.3 20進(jìn)制計數(shù)器設(shè)計當(dāng)主控電路狀態(tài)為0011時，計數(shù)電路應(yīng)處于20進(jìn)制計數(shù)狀態(tài)，此時譯碼器74LS138的Y3輸出為低電平，其他端輸出為高電平。使用兩片74LS192構(gòu)成20進(jìn)

21、制計數(shù)器，需要在74LS192輸出為0010 0000時進(jìn)行清零，同時需要Y3為低電平，即L=Y3*Q5，Y3與非門相連再和Q5端相與。L與兩片74LS192的清零端以及主控電路的CPU端相連，當(dāng)Y3=1時，L=0，對MR端或者CPU端沒有影響。當(dāng)Y3=0而且Q5=1時，L=1，對兩片74LS192進(jìn)行清零，同時給予主控電路的計數(shù)器一個CP脈沖，使主控電路進(jìn)入下一個狀態(tài)。圖3-920進(jìn)制計數(shù)器電路圖3.3.4 計數(shù)電路總體電路計數(shù)器總體電路圖如圖3-10所示。圖3-10計數(shù)電路總體電路圖在總電路圖中，各進(jìn)制計數(shù)電路的清零端直接相連然后接兩片74LS192的清零端以及主控電路的CPU端，因為對于

22、各種計數(shù)方式，同一時間內(nèi)最多只有一種方式使清零端為高電平，其余的為低電平，即只會有一端輸出為高電平，其余都為低電平，故不會出現(xiàn)電平?jīng)_突。除了以上介紹的各種進(jìn)制電路之外，Y0直接與兩片74LS192的置位端PL相連，兩片74LS192的D0D3均接地，當(dāng)主控電路處于狀態(tài)0000時，即電路未啟動時，Y0=0，計數(shù)器置零，不工作。當(dāng)電路啟動時，主控電路進(jìn)入狀態(tài)0001，計數(shù)電路才開始接收秒脈沖，正常工作。3.4交通燈控制電路設(shè)計本單元電路的設(shè)計主要原理是，依據(jù)主控電路的五種狀態(tài)來進(jìn)行對交通燈的控制。交通燈的狀態(tài)包括：1. 初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈，2. 然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1東西綠燈通車，南北紅燈。3.

23、 過25s轉(zhuǎn)狀態(tài)2，東西綠燈滅，黃燈閃爍5次，南北仍紅燈。4. 再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，南北綠燈通車，東西紅燈亮。5. 過20s轉(zhuǎn)狀態(tài)4，南北綠燈滅，閃5次黃燈，東西仍是紅燈。設(shè)主控電路狀態(tài)為Q3、Q2、Q1、Q0，其中狀態(tài)0對應(yīng)主控電路狀態(tài)0000，狀態(tài)1對應(yīng)主控電路狀態(tài)0001，狀態(tài)2對應(yīng)主控電路狀態(tài)0010，狀態(tài)3對應(yīng)主控電路狀態(tài)0011，狀態(tài)4對應(yīng)主控電路狀態(tài)0100。在此設(shè)定東西方向紅燈為R1，綠燈為G1，黃燈為Y1，南北方向紅燈為R2，黃燈為Y2，綠燈為G2，根據(jù)各狀態(tài)列出真值表如表3-3所示。表3-3交通燈狀態(tài)真值表Q2Q1Q0R1G1Y1R2G2Y200010010000101010001

24、0001100011100010100100001其中Y1、Y2為高電平時，代表黃燈閃爍。由真值表可得各燈邏輯表達(dá)式：R1=Q2 Q1 Q0+Q2 Q1 Q0+Q2 Q1 Q0=Q0 Q1 Q1 Q0G1=Q1 Q0Y1=Q1 Q0 CP=Q1Q0 CPR2=Q2 Q1 Q0+Q2 Q1 Q0+Q2 Q1 Q0= Q2 Q1 Q2 Q0G2=Q2 Q1 Q0Y2=Q2 Q1 Q0 CP=Q2 CP根據(jù)邏輯各狀態(tài)燈的邏輯表達(dá)式可用相應(yīng)的邏輯門組成交通燈控制電路。圖3-11交通燈控制部分電路圖4調(diào)試與檢測4.1調(diào)試中故障及解決辦法在使用protues軟件進(jìn)行仿真時，有時發(fā)現(xiàn)元器件兩端口顏色為灰色，

25、正常情況下紅色代表高電平，藍(lán)色代表低電平。經(jīng)查閱資料后得知，當(dāng)端口電平為不確定狀態(tài)時，就會出現(xiàn)灰色電平，將各芯片輸入端接地即可解決這個問題。除了發(fā)現(xiàn)端口顏色為灰色外，還出現(xiàn)了端口顏色為黃色這一情況。經(jīng)查閱資料后得知，黃色電平信號表示存在電平?jīng)_突，經(jīng)檢查電路后發(fā)現(xiàn)問題由幾個，一個是有直接將電源接地的情況，另外一個是某一線路有兩個邏輯門輸出高電平，使該線路存在電平?jīng)_突。調(diào)整電路后解決這一問題。使用74LS09芯片中的與門直接驅(qū)動紅綠燈時，會呈現(xiàn)灰色的狀態(tài)，經(jīng)查閱資料后得知74LS09的輸出電平不足以直接驅(qū)動交通燈燈，換成性能相近的74LS08的與門即可直接驅(qū)動交通燈燈。除此之外，在連接電路時，還出

26、現(xiàn)了連接線路錯誤、誤解芯片端口等常見錯誤，經(jīng)調(diào)試后逐一解決，最終可實現(xiàn)題目所要求的功能。4.2調(diào)試與運行結(jié)果當(dāng)交通燈控制器開關(guān)未閉合時，交通燈處于狀態(tài)0：東西方向、南北方向均為紅燈。仿真效果如圖4-1。圖4-1 狀態(tài)0仿真圖當(dāng)交通燈控制器開關(guān)閉合后，交通燈處于狀態(tài)1：東西方向綠燈，南北方向為紅燈，持續(xù)25秒。仿真效果如圖4-2。圖4-2 狀態(tài)1仿真圖25秒后，交通燈進(jìn)入狀態(tài)2：東西方向黃燈閃爍5秒，南北方向為紅燈。仿真效果如圖4-3。圖4-3 狀態(tài)2仿真圖5秒后，交通燈進(jìn)入狀態(tài)3：東西方向為紅燈，南北方向為綠燈，持續(xù)20秒。仿真效果圖如圖4-4。圖4-4 狀態(tài)3仿真圖20秒后，交通燈進(jìn)入狀態(tài)4

27、：東西方向為紅燈，南北方向黃燈閃爍5秒。仿真效果圖如圖4-5。圖4-5 狀態(tài)4仿真圖5秒后，交通燈重新進(jìn)入狀態(tài)1，其仿真效果如圖4-2，每一循環(huán)總時間為55秒。5仿真操作步驟及使用說明1.本設(shè)計僅有一個啟動開關(guān)，按下后啟動。斷開時交通燈電路處于狀態(tài)0，東西方向及南北方向均為紅燈，同時對電路進(jìn)行清零。開啟電源之前，務(wù)必將啟動開關(guān)斷開，否則電路將進(jìn)入不確定狀態(tài)，開啟電源后，閉合開關(guān)電路即可正常工作。2.閉合開關(guān)后，交通燈在4個狀態(tài)中循環(huán)：東西綠燈，南北紅燈，持續(xù)25秒；東西黃燈閃爍，南北紅燈，持續(xù)5秒；東西紅燈，南北綠燈，持續(xù)20秒；東西紅燈，南北黃燈閃爍，持續(xù)5秒，之后重新進(jìn)入狀態(tài)1。每55秒一個循環(huán)，中途斷開開關(guān)交通燈立即進(jìn)入狀態(tài)0：東西、南北方向均紅燈，計數(shù)器清零，按下開關(guān)后進(jìn)入狀態(tài)1，進(jìn)行循環(huán)。結(jié)束語通過差不多兩周的課程設(shè)計，我充分地鍛煉了自己的數(shù)子電路構(gòu)建能力和事件能力。在課設(shè)的過程中，看到了自己知識不足的地方。原本的模電、數(shù)電學(xué)習(xí)可能更多是為了應(yīng)付考試，而真正將這些知識運用到實際的設(shè)計中，便發(fā)現(xiàn)有許多知識薄弱的方面。例如芯片的了解不夠多，對于編碼器、譯碼器以及移位寄存器的使用比較陌