交通灯控制器实习报告.doc

中 南 林 业 科 技 大 学 涉外学院 实习报 告 名称：交通灯控制器 姓名：戴雯 学号：20097005 专业班级： 电子信息工程一班 时间：2011-10-5 地点：林科大涉外学院目录任务和性能指标2实现（设计）方案3系统设计4调试及性能分析6性能分析：7相关知识概述7心得体会7参考文献8任务和性能指标本电路设计一个交通灯控制器，需要达到的目的如下：一个周期64秒，平均分配，前32秒红灯1与绿灯2亮，后32秒绿灯1与红灯2亮。在红灯1与绿灯2亮的期间的后8秒黄灯1、2闪烁，且在这期间红灯1与绿灯2同时亮。闪烁频率为2。在绿灯1与红灯2亮的期间的后8秒黄灯1、2闪烁，且在这期间绿灯1与红灯2同时亮。闪烁频率为2。实现（设计）方案为了达到目的，需要设计一个控制电路，这就需要一个脉冲信号发生器，一个二进制加法计数器，一个十进制减法计数器，红灯与绿灯以及黄灯是否亮由二进制加法计数器的输出状态来决定。因此，设计一个组合逻辑电路，它的输入信号就是二进制加法计数器的输出信号，它的输出就是发光二级管的控制信号。因此，需要一个组合逻辑电路，六个发光二级管（两个红色发光二极管、两个绿色发光二极管、两个黄色发光二极管）电路，555脉冲振荡器，4024计数器，74LS193计数器，数码管显示电路。其结构图如下：数码管74LS48驱动器74LS193计数器发光二级管组合逻辑电路4024计数器555脉冲振荡器本电路中的组合逻辑电路的输入信号为二进制计数器的输出信号，输出要控制六个发光二级管不同时刻的状态。红灯1与绿灯2的状态相同，红灯2与绿灯1的状态相同，两个黄灯状态相同。所以只要输出三个信号即可，分别为L1、L2、L3。组合逻辑电路的输出信号L1、L2、L3与电路的输入信号Q7、Q6、Q5、Q4、Q3、Q2、Q1的关系用如下真值表表示：编号Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2L1 L2 L3说明0150 0 X X X X1 0 0红1绿2亮16230 1 0 X X X1 0 0 红1绿2亮24310 1 1 X X X1 0 1红1绿2黄12亮32471 0 X X X X0 1 0 红2绿1亮48551 1 0 X X X0 1 0 红2绿1亮56-631 1 1 X X X0 1 1红2绿1黄12亮从以上可知： L1=Q7,需要低电平有效时，L1=Q7 L2=Q7,需要低电平有效时，L2=Q7 L3=Q6Q5=(Q6Q5)考虑到黄灯需要闪烁，可以让L3信号和Q1信号（频率为2HZ的脉冲）加到一个二输入的与非门的两个输入端，输出信号为L4， L4=（L3*Q1）当L3为0时，L4=1当L3为1时，L4=Q1可见，需要L4低电平有效，这样，L3为0时，黄灯不亮；L3为1时，黄灯闪烁。由以上可知，需要两个二输入的与非门，三个非门。为节约器件，三个非门中的两个用与非门实现，另一个非门用三级管实现。这样，需要四个二输入的与非门，正好可以用74LS00，一个三极管构成的非门。系统设计555多谐振荡器的电路原理图如左所示。4脚为高电平时，电路振荡；4脚为低电平时，电路不振荡。通过电容的充放电，输出连续的矩形波信号，由3脚输出。振荡器的频率由电阻R1和R2和电容C2确定,公式如下：为了达到控制64秒内发光二级管的规定亮灭状态，需要用到七位二进制计数器4024，各引脚如下图所示，14脚为电源端，7脚为接地端，2脚为复位端（高电平有效），1脚为脉冲输入端（下降沿有效），此脚与555多谐振荡器的3引脚相连，Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1为七个数据输出端，Q7为高位，Q1为低位，计数状态由0000000-1111111变化。其输出控制发光二级管的状态，其控制详细内容在第二部分已经详细介绍。CU端为加法计数脉冲输入端，CD为减法计数输入端（其中一个为高电平，另一个则做输入端）；QDQCQBQ0为计数输出端，前者为高位；P3P2P1P0为计数器预置数输入端，当计数器处于预置数状态时，通过该输入端预置数，此时QDQCQBQ0=P3P2P1P0；MR为复位信号输入端，上升沿有效，计数器复位时QDQCQBQ0=0000，当MR=0时，计数器处于计数器状态；PL为预置数功能控制端，低电平有效，当PL=0时，计数器处于预置数状态，当PL=1时，计数器处于计数状态；TCU为加法计数进位信号输出端；TCD为减法计数借位信号输出端。为了达到设计要求，预置数为8，P3=1，接高电平，P2=P1=P0=0，接低电平。黄灯不亮，即L3=0时，计数器需要处于预置数状态，即PL=0；黄灯亮，即L3=1时，计数器需要处于计数状态，即PL=1。可见，PL=L3。作为减法器使用，CU接高电平，CD接脉冲信号Q1。因计数器处于计数状态或预置数状态，不能处于复位状态，因此让MR=0。这部分电路由七段译码器74LS48和七段显示数码管构成。74LS48的输入ABCD即为74LS193的输出Q0QBQCQD，其输出abcdefg即为显示数码管的输入。LT为灯测试端，低电平有效，即当此灯为低电平且BI/RBO为高电平时，输出全为高电平，数码管内所有发光二级管全亮；BI/RBO为消隐输入/脉冲消隐输出，只要此端为低电平，则输出全为低电平，数码管内所有发光二级管全不亮；RBI为脉冲消隐输入端，低电平有效，当此端为低电平且ABCD也同时为低电平，输出全为低电平，数码管内所有发光二级管全不亮。 要让数码管正常显示80，则3端接高电平，5端接高电平，4端接U3C的输出端。由以上介绍可以画出本电路的原理图如下：调试及性能分析在初步焊接好电路板之后，首先要进行的是调试；检测个部件是否焊接好、是否短路，并沿着电源依次测电压、电流。在我的电路板焊接完成以后，接电源后发现黄灯2不亮且不闪烁，同时七段数码管不显示数字。存在这样的问题之后，用万用表的两个表笔对各个线路进行检测，若万用表发出声音，则说明该两节点之间焊接良好；若不发出声音，则说明焊接有问题。在我检测后发现，黄灯2的正极引脚与电路板的铜线未连接好。进行处理后，黄灯2亮且闪烁。另外，数码管不能用共阳极的数码管，在本电路设计中只能用共阴极的数码管，这样数码管在黄灯闪烁时才显示数字。性能分析：根据第一部分的任务和性能指标规定本电路设计黄灯闪烁频率为2HZ，故闪烁周期为0.5秒。理论上黄灯1、2闪烁时间应为4秒，红灯1与绿灯2、红灯2与绿灯1分别应为黄灯闪烁时间的四倍，即16秒。通过观察表格中所测数据，在考虑误差的范围内，所测数据还是比较准确的，达到了设计本电路的起初设定的性能指标，故达到了设计要求。相关知识概述本电路的关键是由集成块74LS00构成的组合电路，它是确定发光二级管状态与4024芯片状态关系的电路。三极管的作用是驱动发光二级管，因为74LS00输出拉电流要小于4mA，所以不能直接驱动本电路的二个发光二级管，用三极管扩大带负载能力。而74LS00输出灌电流要小于8mA，所以可以直接驱动本电路的二个发光二级管，不需要用三极管扩大带负载能力而直接驱动。对于元器件的正负极识别，发光二级管的负极一端不是圆滑的，而是有一条长方形的区域，三极管的e、b、c极可由万用表测量确定。对于电阻的读数，根据黑（0）、棕（1）、红（2）、橙（3）、黄（4）、绿（5）、蓝（6）、紫(7)、灰(8)、白(9)的顺序读取。四环电阻：前三环为电阻值，第四环为精确度；五环电阻：前四环为电阻值，第五环为精确度。若电容为103则表示该电容值为10*103;若为104则为10*104。在本电路中多谐振荡器由555定时器接成，通过