电子实验课程设计报告-交通控制灯设计.docx

电子实验课程设计报告交通控制灯姓名:何金泽班级:2012030030学号:20120300300122014年12月8日设计要求实验内容:设计并实现一个十字路口的交通控制灯电路.具体要求为:以4个红色指示灯,4个绿色指示灯和4个黄色指示灯模拟电路路口的东,南,西,北4个 方向的红,绿,黄交通灯.控制这些指示灯,使他们按下列规律亮和灭:1. 东,西方向绿灯亮,南,北方向红灯亮.东,西方向通车,时间30秒.2. 东,西方向黄灯闪烁,南,北方向红灯亮,时间2秒.3. 东,西方向红灯亮,南,北方向绿灯亮,南,北方向通车,时间30秒.4. 东,西方向红灯亮,南,北方向黄灯闪烁,时间2秒.5. 返回1,继续运行.设计提示:(1) 黄灯闪烁可通过连续亮0.5秒和灭0.5秒实现;(2) 设计中的时钟信号可由555多谐振荡器及分频电路产生.实验内容及要求:设计满足要求的电路,并在multisim中进行电路连接，仿真和调试。在实验报告中简要地说明实验原理，画出实验电路图，在实验报告相应的位置附上实验中的仿真结果和波形。系统的组成状态东西方向南北方向时间S0绿灯亮红灯亮30SS1黄灯闪红灯亮2SS2红灯亮绿灯亮30SS3红灯亮黄灯闪2S所以同一方向上红绿黄的比例为16:15:1.方法论证:方案一：基于时钟数字芯片电路 利用时钟数字芯片产生时钟信号，用计数器芯片及常用门电路构建交通灯状态机电路。方案二：基于单片机的交通灯利用单片机作为控制系统，通过编程实现对交通灯时序的控制。电路原理简介:1.555定时器组成时序.2. 分析系统的逻辑功能，画出其框图.3. 画出交通灯控制系统的ASM（算法状态机）图.控制器状态信号灯车道运行S0东西绿,南北红东西通车S1东西黄,南北红东西通车S2东西红,南北绿南北通车S3东西红,南北黄南北通车4.单元电路的设计定时器定时器由与系统秒脉冲同步的计数器构成，要求计数器在状态转换信号ST作用下，先清零，然后在时钟上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模2的定时信号TY和模30的定时信号TL。控制器控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表2所示： 表2输 入输 出现 态状态转换条件次 态状态转换信号 TL TY ST0 00 00 10 11 11 11 01 00 X1 XX 0X 10 X1 XX 0X 10 0 0 1 0 11 1 1 11 0 1 00 001010101根据转换表可得：Q1*=Q1Q0Ty+Q1Q0+Q1Q0TyQ0*=Q1Q0Tl+Q1Q0+Q1Q0TlST=Q1Q0Tl+Q1Q0Ty+Q1Q0Tl+Q1Q0Ty译码器译码器的主要任务是将控制器的输出Q1、Q0的4种工作状态翻译成甲、乙车道上的6个信号灯的工作状态。控制器的状态编号与信号灯控制信号之间的关系如表3所示。 表3Q1Q0AG AY ARBG BY BR000111101 0 00 1 00 0 10 0 1 0 0 1 00 11 0 00 1 0根据表格可得：AG=Q1Q0 AY=Q1Q0 AR=Q1BG=Q1Q0 BY=Q1Q0 BR=Q1单元电路设计:1、脉冲发生器的设计以555定时器接外接电路形成多谢振荡器，发出频率为1Hz的脉冲信号，用作计数器及D触发器的clk信号。555定时器引脚图如图1所示，由脉冲频率公式：f=1（R1+2R2）C2要使f=1Hz，可选择R1=55K，R2=47K，C=10F但在仿真过程中,为了是结果更为明显,此处电容才用100nf，让频率变大。2、计数电路的设计用74ls163为计数器，74ls163为四位的二进制加法计数器。3、控制电路的设计用一个双数据选择器74ls153对TL及TY信号进行选择，输出控制清零信号ST；另一个74ls153与一个双D触发器74ls74相接，形成控制亮灯信号Q1、Q0。74ls153、74ls74。4、显示电路的设计利用表3数据，可得AG=Q1Q0 AY=Q1Q0 AR=Q1BG=Q1Q0 BY=Q1Q0 BR=Q1则可得显示电路为下图；六、总设计电路图七、实验数据整理及结果分析绿灯(G1)和红灯(RED1)的波形：绿灯（G1）和黄灯(Y1)的波形:实现了：1. 东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。时间30s； 2. 东西方向黄灯闪烁，南北方向红灯亮。时间2s；3. 东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。时间30s；4. 东西方向红灯亮，南北方向黄灯闪烁。时间2s；5. 返回1，继续运行。八、设计过程中的问题及解决方案 1、画好电路图，在用Multisim软件仿真时候出现不少问题。 （1）脉冲频率问题 用公式f=1（R1+2R2）C2得出的频率为1Hz，但在Multisim软件中用示波器根本无法显示明显的脉冲。但将频率设置为100Hz左右时便可得脉冲。但在焊电路板时候，仍然要用1的元件连接电路。（）清零信号问题当我将清零信号接在的CLR上的时候，发现无法进行正常清零。用示波器显示，发现接在第二片上的信号脉冲宽度太窄，无法实现清零。于是