交通燈控制電路設計63707

1、?？诮洕鷮W院信息工程學院項目實訓報告實訓項目名稱： 交通信號燈控制器設計 項目實訓時間：2013年3月4日至2013年4月12日實訓指導教師： 專業(yè)（方向）： 電子信息工程（軟件方向） 年 級： 2009級 班 級： 姓 名： 學 號： 2013年 4 月 8 日項 目 實 訓 須 知一、安全第一。學生必須嚴格遵守國家政策法令及學校的有關規(guī)章制度，嚴格遵守實訓考勤制度和勞動紀律，嚴格遵守工作規(guī)程。二、項目實訓報告按實訓的實際情況編寫，著重工程項目的需求分析、工程結構圖（E-R圖或拓撲圖）、設計實施、測試修改、總結收獲等。三、項目實訓報告的主體內容要求思路清晰，合乎邏輯，用語簡潔準確；內容務求客

2、觀、科學，要盡量讓事實和數(shù)據(jù)說話。凡是用簡要的文字能夠講清楚的內容，應用文字陳述。用文字不容易說明白或說起來比較繁瑣的，應用表或圖來陳述。四、項目實訓總結是實訓過程的總體結論，主要回答“收獲和體會是什么”，是項目實訓成果的歸納和總結，也包括指出項目的不足或待完善改進的地方。五、項目實訓報告版面要求：字數(shù)不少于5000字。用Word排版及標準A4打印紙進行打印。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，正文中一級標題采用宋體、四號、加粗，二級標題采用宋體、小四加粗，三級以后標題均采用宋體、小四。六、項目實訓結束后需按要求

3、上交本報告及完整的項目工程文件。七、項目實訓成績依據(jù)學生的實訓表現(xiàn)、完成的工程項目質量、撰寫報告等方面的綜合情況，由指導教師進行成績評定。成績按優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五級制評定。不參加實訓的，或不按要求填寫本報告的，項目實訓成績以不合格計。一、項目實訓目的1、 當今時代是一個自動化時代，交通燈控制等很多行業(yè)的設備都與計算機密切相關。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革新。隨著大規(guī)模集成電路及計算機技術的迅速發(fā)展，以及人工智能在控制技術方面的廣泛運用，智能設備有了很大的發(fā)展，是現(xiàn)代科技發(fā)展的主流方向。 2、 EDA技術的一個重要特征就是使用硬件描述語言(H

4、DL)來完成系統(tǒng)的設計文件，應用VHDL的數(shù)字電路實驗降低了數(shù)字系統(tǒng)的設計難度,這在電子設計領域已得到設計者的廣泛采用。本設計就是針對交通信號燈控制器的設計問題，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)進行結構分析，采用了層次化的設計方法，給出了各個模塊的VHDL程序，并且利用Max Plus對應用程序進行了仿真，并給出了相應的仿真結果。在用VHDL語言進行電路設計時,應充分認識到VHDL語言的特點,從設計思想、語句運用及描述方法上等多方面對電路進行優(yōu)化設計。通過電路優(yōu)化設計,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、 本課程設計是在學完EDA原理及課程

5、之后綜合利用所學EDA知識完成一個EDA應用系統(tǒng)設計并在實驗室實現(xiàn)。該課程設計的主要任務是通過解決實際問題，鞏固和加深“電子設計自動化應用技術”課程中所學的理論知識和實驗能力，基本掌握基于VHDL語言應用電路的一般設計方法，提高電子電路的設計和實驗能力。二、項目實訓內容（需求分析、E-R圖或拓撲圖、設計實施、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；(2)南北方向黃燈亮4秒，東西方向繼續(xù)亮紅4秒；(3)南北方向紅

6、燈亮30秒，東西方向綠燈亮30秒；(4)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：）4s（紅燈 ）60s（紅燈東西 ）30s（ 黃燈（4s） ）60s綠燈（南北 紅燈紅燈（4s） 綠燈（30s）黃燈（4s） 我們可以用兩個十進制減法計數(shù)器做一個100進制以內的倒計時器，當計數(shù)到零時，發(fā)出一個借位信號給一個四進制步驟控制器，步驟控制器控制邏輯電路輸出下一個時間給倒計時器的置數(shù)端，如此循環(huán)下去。同時，步驟控制器也控制交通燈的明暗。2、程序控制流程時間顯示器秒脈沖減法計數(shù)器秒脈沖減法計數(shù)器邏輯電路步驟控制器交通燈控制電路3、 電路所用元件簡介（一） 74ls192 十進制逆時計數(shù)器1、

7、74ls192的引腳圖： 2、74ls192的功能表：它的主要功能為： CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端。 LD為預置輸入控制端，異步預置。 CR為復位輸入端，高電平有效，異步清除。 CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出， BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負脈沖輸出。（二） 74ls02 或非門1、74ls02的引腳圖：2、74ls02的功能表74ls02引腳功能：實現(xiàn)2輸入四或非門功能，常用于各種數(shù)字電路中（三） 74ls04六非門1、74ls04的引腳圖 ：2、74ls04的功能：74ls04是6非門(反相器)他的工作電壓5V，他的內部含有6個coms,反相器的作用就是

8、反相把1變成0。（四） 74ls32四2輸入或門1、74ls32的引腳圖 ：2、74ls32的功能：74ls32是四2輸入或門，常用在各種數(shù)字電路以及單片機系統(tǒng)中。 表達式為：Y=A B 引腳排列圖管腳功能：左下1-1A，2-1B， 3-1Y；4-2A，5-2B，6-2Y；7-GND； 右起：右上8-3Y，9-3A，10-3B；11-4Y，12-4A， 13-4B；14-VCC 其中A，B為輸入端，Y為輸出端，GND為電源負極，VCC為電源正極（五） 74ls00四2輸入與非門1、74ls00的注腳： 2、74ls00的真值表： 3、74ls00的功能：74LS00（二輸入與非）、74LS02

9、（二輸入或非）、74LS04（非）、74LS08（二輸入與）、74LS32（二輸入或）在此不做介紹4、總電路設計總電路圖如下交通燈控制電路譯碼器發(fā)出的高低電平信號，即為步驟信號，控制著交通燈的明滅。電路圖如下所示： 為了實現(xiàn)交通燈的閃爍功能，接入一個手動開關，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，起到開關的作用，6-22點允許譯碼器的信號通過，22-6點關閉信號燈。同時，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

10、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、電路安裝與調試(一)電路安裝考慮到如果整體電路都安裝好后在檢查調試電路會很麻煩，而且比較難找出問題出在哪，所以我們分步安裝調試檢查。首先我們確認所有元器件都是完好的、芯片無引腳掉落并且工作正常，所有導線無損壞。(二) 電路調試1、調試方法 通電觀察把經過準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，電源是否有短路現(xiàn)象等。如果出項異常，應急時切掉電源，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)調試：在沒有外加信號的條

11、件下進行調試。本次課程設計主要是通過靜態(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系，可以即時發(fā)現(xiàn)已經損壞的元器件，判斷電路工作情況，并及時調整電路參數(shù)，是電路工作狀態(tài)符合設計要求。 動態(tài)調試動態(tài)調試是在靜態(tài)調試的基礎上進行。調試的方法是在電路的輸入端接入適當?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(一) 常見的故障現(xiàn)象在本次課程設計中常見的故障現(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) 產生故障的原因故障產生的原因很多，情況也很復雜，有的是一種原因引起的

12、簡單故障，有的是多種原因相互作用引起的故障。本實驗產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、新設計安裝的電路來說，故障原因可能是，實際電路與設計的原理圖不符；元器件使用不當或損壞，設計的電路本身就存在某些缺點，不滿足技術要求，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、線路受內在、外在干擾。三、項目實訓總結（項目成果分析、收獲及存在的不足） 六個星期的實訓項目設計一眨眼就過去了。在這六個星期里，我們完成了從電路的單元構思到整體設計到后來的設計完成、軟件仿真再到最后的安裝調試的成功。雖然這期間我們

13、經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)電了所以對所學的東西開始感到陌生，更何況本次課程設計綜合性很強，要求我們發(fā)散思維設計電路。雖然老師講解指導之后有點頭緒了，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表。我漸漸地有了頭緒：原來用我們學過的知識就都可以設計出各個模塊，只要把每個模塊設計好了然后連起來就基本完成了。 在通用倒計時課題的設計中，我用兩片74192十進制芯片完成了倒計時的循環(huán)計數(shù)，這部分并不難，只需注意進位的連接就可以了，這在數(shù)電實驗中已經掌握了。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知道，這模塊雖然費時比較長，不過設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。故障產生的原因很多，情況也很復雜，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。當我