交通燈控制器課程設(shè)計說明書

1、課 程 設(shè) 計 說 明 書   學(xué)生姓名:學(xué) 號：學(xué) 院:專 業(yè):題 目:交通燈控制器  指導(dǎo)教師： 職稱:      2010 年 1 月 15 日 目錄1、 實驗任務(wù)····························&#

2、183;···············32、 實驗?zāi)康?#183;································

3、···········33、 設(shè)計方案·····································

4、3;······34、 參考電路設(shè)計········································45、 實驗儀器設(shè)備&#

5、183;·······································96、 實驗心得·········

6、···································10一. 實驗任務(wù)設(shè)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、

7、每次放行時間為30秒，紅轉(zhuǎn)綠或綠轉(zhuǎn)紅時，需黃燈亮5秒作為過度。二. 實驗?zāi)康?、 掌握電子電路的一般設(shè)計方法和設(shè)計流程。2、 學(xué)習(xí)使用PROTEL軟件繪制電路原理圖和印刷版圖。3、 掌握應(yīng)用EWB對設(shè)計的電路進(jìn)行仿真，通過仿真結(jié)果驗證設(shè)計的正確性。三. 設(shè)計方案 圖1 圖1為交通燈控制器的一個參考設(shè)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(dāng)車道綠燈亮?xí)r，定時器開始記時，當(dāng)記時到30秒時，TL輸出為1，否則，TL=0； 當(dāng)車道黃燈亮后，定時器開始記時，當(dāng)記時到5秒時，TY輸出為1，否則，TY=0

8、； ST為狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，當(dāng)定時器數(shù)到規(guī)定的時間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)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. 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(zhuǎn)換表 圖2 畫出了控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換圖四. 參考電路設(shè)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(gòu)成，要求計數(shù)器在狀態(tài)信號ST作用下，首先清零，然

9、后在時鐘脈沖上升沿作用下，計數(shù)器從零開始進(jìn)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進(jìn)行設(shè)計較簡便。74LS163是4位二進(jìn)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(jìn)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(zhuǎn)化信號，每當(dāng)ST輸出一個正脈沖，計數(shù)器進(jìn)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(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號燈工作

10、狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。從ASM圖可以列出控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換的條件為TL和TY，當(dāng)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(zhuǎn)換到Q1n+1Q0n+1 01狀態(tài)。這兩種情況與條件TY無關(guān)，所以用無關(guān)項"X"表示。其余情況依次類推，同時表中還列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST 。 輸 入輸 出 現(xiàn) 態(tài) Q1 Q2狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件 次 狀 態(tài)轉(zhuǎn)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

11、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(zhuǎn)換表將Q1n+1、Q0n+1和 ST為1的項所對應(yīng)的輸人或狀態(tài)轉(zhuǎn)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)

12、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?？刂破鞯倪壿媹D如圖4所示。圖4中R、C構(gòu)成上電復(fù)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(wù)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)。控制器的狀態(tài)編碼與信號燈控制信號之間的關(guān)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

13、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(shè)備1 脈沖發(fā)生器 1只2 集成電路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(shè)計，加強(qiáng)了我們動手、思考和解決問題的能力。在設(shè)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(shè)計同時也是對課本知識的鞏固

14、和加強(qiáng)，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)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(shè)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(rèn)識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)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(rèn)識來源于實踐，實踐是認(rèn)識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。在制作PCB時，發(fā)現(xiàn)細(xì)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(rèn)為我們的工作是一個團(tuán)隊的工作，團(tuán)隊需要個人，個人也離不開團(tuán)隊，必須發(fā)揚團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項工作的失敗。實習(xí)中只有一個人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)致整個工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實習(xí)成功的一項非常重要的保證。而這次實習(xí)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(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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起