交通燈設(shè)計實驗報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子技術(shù)綜合設(shè)計報告 交通燈設(shè)計目 錄一、設(shè)計背景········································ 3二、設(shè)計任務(wù)及要求··

2、;································ 3三、設(shè)計原理················

3、83;······················· 3四、實物圖·························&#

4、183;················ 9五、主要儀器和調(diào)試方法·······························9

5、六、實驗過程中的問題以及心得·························10七、附錄·····················

6、3;·······················11交通燈定時控制系統(tǒng)的設(shè)計、制作報告一、設(shè)計背景在城鎮(zhèn)街道的十字交叉路口，為了保證交通秩序和行人安全，一般在每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號燈，其中紅燈亮，表示該條道路禁止通行；黃燈亮表示該條道路上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行；綠燈亮表示該條道路允許通行。交通燈控制電路自動控制十字路口兩組紅

7、、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮各種車輛和行人安全通行，實現(xiàn)十字路口交通管理的自動化。二、設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計一個十字路口的交通燈定時控制系統(tǒng)，基本要求如下：（1）甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間都設(shè)為25秒。（2）每次綠燈變紅燈時，黃燈先亮5秒鐘，才能變換運行車道。（3）黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次。選做擴展功能：（4）十字路口有數(shù)字顯示燈亮?xí)r間，要求燈亮?xí)r間以秒為單位作減計數(shù)；（5）要求通行時間和黃燈亮的時間均可在099s內(nèi)任意設(shè)定。三、設(shè)計原理（一）分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖交通燈定時控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。它主要由控制器、定時器、譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器等

8、部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號源，譯碼器輸出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路后驅(qū)動信號燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器和譯碼器的工作。圖中：TL ：表示甲車道或乙車道綠燈亮的時間間隔為25秒，即車輛正常通行的時間間隔。定時時間到，TL=1，否則TL=0。TY ：表示黃燈亮的時間間隔為5秒。定時時間到，TY=1，否則，TY=0。ST ：表示定時器到了規(guī)定的時間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，由它控制定時器開始下一個工作狀態(tài)的定時。定時器甲車道信號燈秒脈沖發(fā)生器 TL TY ST譯碼器控制器乙車道信號燈 圖1 交通燈控制系統(tǒng)原理框圖（二）畫出交通燈控制系統(tǒng)

9、的ASM（算法狀態(tài)機）圖一般十字路口的交通燈控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)及其功能如表1：表1控制器狀態(tài)信號燈狀態(tài)車道運行狀態(tài)S0(00)S1(01)S3(11)S2(10)甲綠，乙紅甲黃，乙紅甲紅，乙綠甲紅，乙黃甲車道通行，乙車道禁止通行甲車道緩行，乙車道禁止通行甲車道禁止通行，乙車道通行甲車道禁止通行，乙車道緩行控制器應(yīng)送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號。為簡便起見，把燈的代號和燈的驅(qū)動信號合二為一，并作如下規(guī)定：AG=1：甲車道綠燈亮；BG=1：乙車道綠燈亮；AY=1：甲車道黃燈亮；BY=1：乙車道黃燈亮；AR=1：甲車道紅燈亮；BR=1：乙車道紅燈亮。由此得到交通燈的ASM圖，如圖2所示：AR

10、BYSTAG BR01TYTL010011STTLAR BGSTTYAY BRST圖2 交通燈控制系統(tǒng)的ASM圖 （三）單元電路的設(shè)計1、脈沖發(fā)生器的設(shè)計根據(jù)已學(xué)的知識可以知，脈沖發(fā)生器可以用555定時器接成多謝振蕩器來設(shè)計。555定時器引腳圖如圖3。圖3 555定時器引腳以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖4 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器由設(shè)計要求知脈沖發(fā)生的頻率為f=1Hz，依據(jù)公式周期T=（R1+2R2）Cln2，由于實驗室只有56k和47k的大電阻，所以取R1=47k，R2=47k，由計算得C1=10F，C2=10F滿足條件。所連接成的電路圖4所示。2、定時器設(shè)計定時器由與系統(tǒng)秒脈沖同步的計數(shù)器構(gòu)成，要

11、求計數(shù)器在狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST作用下，先清零，然后在時鐘上升沿作用下，計數(shù)器從零開始進行增1計數(shù)，用兩片74LS163芯片做為計數(shù)器，芯片引腳如圖5，一片接成10進制做為各位，另一片接成3進制做為十位，連接方式如圖6，在30狀態(tài)時即第一片狀態(tài)為0000第二片狀態(tài)為0011時通過與門和非門向計數(shù)器提供清零信號。由于本實驗是用的加法計數(shù)器，則向控制器提供模25的定時信號TY和模30的定時信號TL。圖5 74LS163引腳圖圖6計數(shù)器連接方式（圖中引腳2和9需要對調(diào)位置）3、控制器設(shè)計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2

12、所示： 表2輸 入輸 出現(xiàn) 態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件次 態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號 TL TY ST0 00 00 10 11 11 11 01 00 X1 XX 0X 10 X1 XX 0X 10 00 10 11 11 11 0 1 0 0 001010101根據(jù)轉(zhuǎn)換表可得：Q1*=Q1Q0Ty+Q1Q0+Q1Q0Ty Q0*=Q1Q0Tl+Q1Q0+Q1Q0TlST=Q1Q0Tl+Q1Q0Ty+Q1Q0Tl+Q1Q0Ty控制器需要用到觸發(fā)器，可以用74LS74雙上升沿D觸發(fā)器實現(xiàn)，其引腳圖如圖7圖7 74LS74引腳圖將兩個D觸發(fā)器的Q輸出連接各自的輸入D。使得每增加一個時鐘信號，輸出翻轉(zhuǎn)。將第一個D觸發(fā)器的

13、CLK端接TY輸出，輸出即為Q0；將第二個D觸發(fā)器的CLK端接TL輸出，輸出即為Q1。這樣就可以用簡單的方法實現(xiàn)邏輯功能，也就是采用了異步的方式對兩個D觸發(fā)器其進行了控制。其連接方式如圖8 圖8控制器連接方式4、譯碼器設(shè)計譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出Q1、Q0的4種工作狀態(tài)翻譯成甲、乙車道上的6個信號燈的工作狀態(tài)。控制器的狀態(tài)編號與信號燈控制信號之間的關(guān)系如表3所示。黃燈閃爍可以通過黃燈亮的信號和脈沖信號用與門連接來實現(xiàn)。 表3Q1Q0AG AY ARBG BY BR000111101 0 00 1 00 0 10 0 10 0 10 0 11 0 00 1 0由表3可以得：AG=Q1Q0

14、 AY=Q1Q0 AR=Q1BG=Q1Q0 BY=Q1Q0 BR=Q1兩個控制器輸出信號對應(yīng)四種狀態(tài)，由此可以用2線4 線譯碼器實現(xiàn)，選擇芯片為74LS139，其引腳圖如圖9所示。圖9 74LS139引腳圖其與燈連接方式如圖10所示圖10 譯碼器連接5、顯示部分設(shè)計顯示部分可以用七段顯示數(shù)碼管和74LS48連接組成，如圖11。圖11 顯示部分連接6、總體仿真圖把以上部分綜合起來就可以得到總體的仿真圖，如圖12所示。圖12 總體仿真圖四、實物圖五、主要儀器和調(diào)試方法。主要儀器有：5v直流電源，剝線鉗，剪線鉗，數(shù)字萬用表，通用版電路板，電烙鐵，鑷子。其中5v電源可以從電腦的USB接口引出，也可以用

15、手機充電器提供；使用電烙鐵時注意不要手直接觸摸。調(diào)試電路的方法和技巧：（1）目測：檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點，有無虛焊（2）用萬用表測試：先用萬用表符合目測中有疑問的點，再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象（3）加電檢測：給板子加電，檢測所有的插座或是器件的電源端的電壓是否符合要求的值（4） 注意事項：在通電檢查前，一定要確保電路板沒有短路六、實驗過程中的問題以及心得一、實驗中出現(xiàn)的有關(guān)問題1、工欲善其事必先利其器，工具的好壞在焊板子的過程中具有很大的影響。比如烙鐵，如果選的不好，不是不正常工作，就是加熱不均勻又或者焊出的點會顯得特別大，很容易出現(xiàn)虛焊或者短路的情況。我的烙鐵首

16、先就是不工作，后來就是截面不平，加熱不是很好，焊出來都是一坨一坨的錫。好在我很刻意的去注意避免虛焊和短路，所以這些問題在調(diào)試中最終沒有出現(xiàn)，但是，這樣需要更細心，很耽誤時間。最后總結(jié)出圓錐形焊尖的烙鐵最好用，省時又漂亮。2、良好的芯片布局。這個是不和好的比不知道，一比嚇一跳。等我焊到一半的時候和別人對比才發(fā)現(xiàn)我自己的有多丑慘不忍睹。在老師強調(diào)要先布局好芯片的時候我覺得這個是個很簡單的問題，所以很自信地照著仿真圖憑著感覺固定好芯片底座而沒有去考慮最終線的布局。所以最終接線的時候才發(fā)現(xiàn)線交叉很多，影響美觀。而布局好的同學(xué)的線都是有條不紊的，即方便接線也方便檢查。省時省力。3、正確的芯片引腳圖的重要

17、性。我是加班加點，晚上焊到很晚，白天在實驗室焊著可以不去吃飯然后第一個完成的，但是調(diào)試的結(jié)果卻很令人失望。紅燈和綠燈一起亮，而且黃燈還一直閃。一遍遍的檢查連線，焊接點等等，三天時間里面一直沒有檢查出來。后來盛老師在實驗室的時候也一直細心幫我一步一步檢查，排除故障。但是花了很多時間都沒有結(jié)果。最后同學(xué)的一句話點醒了我：仿真圖里面74LS163芯片的引腳9和2反過來了。我豁然開朗，然后把線換過來，瞬間就出現(xiàn)了結(jié)果！我注意了其他芯片的引腳唯獨忽略了這個，偏偏出問題的也就是這個。太相信仿真圖導(dǎo)致白白花了好幾天的冤枉時間。就像一句話說的盡信書不如無書。4、焊接要一步一個“腳印”，也就是說要先保證好焊接每

18、一步的正確性，才能避免很多在最后調(diào)試的時候可能出現(xiàn)的問題。節(jié)省檢查的時間。比如焊接的第一個重要部分555定時器構(gòu)成的脈沖發(fā)生器。我是先焊接完就去調(diào)試以保證其正確性，所以我焊了兩遍，并且調(diào)試好。所以在最終調(diào)試電路中即時有問題也不用去懷疑這一部分的正確性。5、芯片的好壞會直接影響實驗結(jié)果。因為芯片問題不容易檢查出來，所以導(dǎo)致運氣不好的同學(xué)最終壞在這一點上。所以實驗室有芯片的測試機就好了。6、注意工具的正確使用。舉個例子，因為仿真圖在電腦上，所以會開著電腦焊板子，結(jié)果是在沒有注意的情況下我室友的電腦觸摸板上多了四個洞，我的也多了一個。而且我不止一次聞到了我手指燒焦的氣味。為了避免電腦再遭殃，以后還是先把仿真打印出來好。7、接線的技巧，一個好的方法是一根線一根線的來，然后接完一根就在仿真上面刪掉一根。如果怕電腦再遭殃的話，就勤在圖紙上做標(biāo)記