数字电路课程设计报告Word文档格式.docx

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交通灯控制器

设计任务与要求

①设计并制作一个十字路口的交通信号灯控制器，控制A`B两条交叉道路上的车辆

通行

②每条道路设一组信号灯，每组信号灯由红·

黄·

绿三个灯组成，绿灯表允许通过，红灯表示禁止通过，黄灯表示该车道上已过停车线的车辆通行，未过停车线的车辆停止通行；

③每条道路上通过的时间为25S

④每次变换通行车道之前，要求黄灯先亮5S，才能变换通行车道；

设计报告成绩

①有合理的方案设计和论证、单元电路和总原理图电路分析、电路参数的计算和清单。

（0-15分）

②电路板制作、调试规范，有详细制作和调试过程。

（0-8分）

③电路板测试合理，性能指标测试数据完整，正确；

进行数据处理规范，电路功能演示正确、醒目、直观。

（0-12分）

④对课程设计进行了总结，有体会，并能提出设计的改进、建设性意见。

（0-5分）

⑤格式规范程度，包括论文段落、标号、字体、图形绘制、参考文献等。

（0-10分）

设计报告成绩：

电子

作品成绩

评分标准：

①电路正确，能完成设计要求提出的基本功能。

（0-30分）

②电路板焊接工艺规范，焊点均匀，布局合理。

（0-20分）

电子作品成绩：

课程设计成绩

总成绩：

指导教师：

2013年4月20日

交通灯控制器的设计

1选题背景

在很多城市的主支干道处，传统的交通信号灯已不能满足要求，设计一个智能交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯。

红灯亮禁止通行，绿灯亮就允许通行，黄灯亮则停止行驶（给行驶中的车辆有时间停在禁行线以外），若检测装置检测到支干道一定范围内没有车辆，则主干道一只允许通行，否则主支干道红绿灯交替运行。

1.1指导思想

秒信号发生器产生整个定时系统的时基脉冲，通过减法计数器对秒脉冲减计数，达到控制每一种工作状态的持续时间。

减法计数器的借位脉冲使状态控制器完成状态转换用以控制红绿灯的状态，同时给计数器置初始值。

1.2方案论证

方案一：

将秒脉冲5分频后，接到16进制计数器的CLK，0-8状态对应45秒，9状态对应5秒，A-E状态对应25秒，F状态对应5秒。

用16进制计数器的输出端控制信号灯的状态转换。

虽然这种方案简单可靠，可是这种方案不能直观显示当前数字。

方案二：

将秒脉冲直接接到个位10进制计数器的CLK，用两片10进制计数器级联产生的借位脉冲来控制里一个计数器来改变信号灯的状态。

方案二较复杂，线路多，可靠性降低，但是却可以直观显示当前数字。

综合考虑，可以改变状态控制器到计数器置数端的电路以抵消竞争冒险带来的影响，为了正确显示数字，采用方案二。

1.3基本设计任务

（1）用红、绿、黄发光二极管作信号指示灯。

（2）让主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。

可用逻辑开关作主支干道检测车辆是否到来的的信号。

（3）主支干道交替允许通行。

主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒。

（4）在每次由绿灯亮转换到红灯亮的过程中，要亮5秒钟的黄灯作为过渡。

（5）设置45秒、25秒计时、5秒计时显示电路。

1.4发挥设计任务

（1）每当黄灯亮可以加上一个闪烁灯，用来警示司机。

（2）实际应用时可以用传感器来检测支干道是否有车辆到来。

1.5电路特点

交通信号控制系统用中小规模集成电路设计，接线较为复杂。

2电路设计

2.1总体方框图

主干道

支干道

状态译码器

秒脉冲发生器

状态控制器

译码，显示

减法计数器

置数控制

图2-1总体方框图

2.2工作原理

将秒脉冲直接接到个位10进制计数器的CLK，用两片10进制计数器级联后就接到状态控制器，控制器产生的信号经简单的门电路来控制红绿灯的状态，当状态需要跳转时减法计数器产生的借位脉冲触发状态控制器以改变输出状态，同时借位脉冲信号接到计数器的置数端，进入下一个状态，依次循环，若支干道没有车辆通行时直接将计数器输出清零即可，有车时清零信号无效。

3各主要电路及部件工作原理

3.1555构成多谐振荡器

图3-1NE555单稳态触发电路图

3.274HC190简要说明

图3-274HC190各引脚

图3-374HC190功能

3.374HC90简要说明

图3-474HC90各引脚

图3-574HC90功能

4原理总图

图4-1红绿灯控制器工作原理图

5元器件清单

表5-1元器件清单

元器件

个数

74HC190

2片

CD4511

74H90

1片

电阻250Ω

14个

74HC08

电阻140Ω

6个

74HC02

电阻47KΩ

2个

74HC32

电容10uF

1个

555定时器

电容103

数码管

发光二极管

红黄绿各2个

6调试过程及测试数据（或者仿真结果）

为使电路便于调试我们采用分块调试的方法。

6.1通电前检查

电路安装完毕后，经检查电路各部分接线正确，电源、元器件之间无短路，器件无接错现象。

6.2通电检查

6.2.1计数显示单元调试

电路经74HC190接CD4511输入，CD4511再接250欧电阻，电阻接数码管，用函数发生器接计数器CLK端，观察数码管显示是否正常。

6.2.2发光二极管调试

发光二极管正负极接3.6伏特直流电源，观察发光二极管是否正常发光。

6.2.3NE555单元电路的调试

断开其他元件，给NE555单元电路通5V直流电，用示波器观察NE555单元电路的波形，分析波形是否正常。

6.2.474HC32或门的调试

输入端接到逻辑开关上，输出经250欧电阻接到数码管，其负极接地，观察输入，输出的逻辑关系是否正确。

6.2.574HC04非门的调试

6.2.674HC08与门的调试

6.2.7控制器7490的调试

电路经7490接CD4511输入，CD4511再接250欧电阻，电阻接数码管，用函数发生器接计数器CLK端，观察数码管显示是否正常。

6.3结果分析

表6-1结果分析

状态控制器Q2

Q1

十位置数

个位置数

GEW

rns

4----0100

5------0101

1

YEW

0----0000

REW

gns

2----0010

yns

主干道：

支干道：

十位置数：

个位置数：

交通灯控制系统通电后，支干道有车时，主干道绿灯亮，支干道红灯亮，数码管从45秒减到0后，主干道绿灯亮，支干道黄灯亮，数码管从05秒减到0后，主干道红灯亮，支干道绿灯亮，数码管从25秒减到0后，主干道黄灯亮，支干道绿灯亮，数码管从05秒减到0后，依次循环；

支干道无车时，主干道绿灯亮，支干道红灯亮，数码管从45秒减到0后，主干道绿灯亮，支干道红灯亮，数码管从45秒减到0后，依次循环。

7小结

查找教材，资料，相应软件，为了这次课程设计，我们在图书馆查找了大量的相关资料，终于被我找全了和本次课程设计相关的不懂问题。

根据所分析的系统的电路原理图，结合系统的设计要求，在Multisim环境下进行元器件之间的连线和仿真，及时检查元器件的放置、连线是否有错误。

根据交通灯系统的控制要求，经过实验，排除所有实验中的错误并实现了预定的功能。

8设计体会及今后的改进意见

8.1体会

以后设计东西时候可以从后往前推，由结果分析条件，例如本例中红绿灯有4个状态，而2个输出就可以控制了，由此想到利用一个4计数器来做状态控制器，减法计数器的借位信号做状态控制器的输入；

只要可以实现结果的电路越简单越好，性能越是可靠。

8.2本方案特点及存在的问题

本方案大多采用小规模门电路，接线较为复杂，状态控制器连接到计数器的置数电路用小规模集成电路实现时竞争冒险现象较为严重。

8.3改进意见

可以用红外线传感器来检测支干道是否有车辆通过，通过对状态控制器清零来使主干道常允许通行；

置数电路可以采用中规模集成电路（74HC153双四一数据选择器）来实现，也可以改变电路结构。

8.4心得与体会

首先选择题目时候，在没有了解的情况下选择了交通灯控制器，开始焊接实物的时候发现电路太复杂了，有点超乎我的想象，我觉得没有自信焊接出来啊!

后来购买器材的时候发现很多器材没有，我觉得这是个挑战！

后来网上购买器材，再经过几天的焊接与探索，终于焊接好了，我不知道会不会成功，但是我觉得我尽了最大的努力来做这个事!

最大的收获是不仅仅是对电路的基础知识更深一步的了解，更难能可贵的是给予了我足够的自信面对以后的挫折，谢谢老师给了我这次锻炼的机会!

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础.清华大学.高等教育出版社.2006

[2]党宏社.电路、电子技术实验与电子实训.电子工业出版.2008

[3]梅慧楠,朱中华,程时杰.基于park变换的UPQC检测方法研究[J].电力科学与工程,2005,（01）

[4]谢自美.电子线路设计·

实验·

测试[M].武汉：

华中科技大学出版社，2006