交通灯控制电路设计

1、海口经济学院信息工程学院项目实训报告实训项目名称：交通信号灯控制器设计项目实训时间：2013年3月4日至2013年4月12日实训指导教师:专业（方向）:电子信息工程（软件方向）年级：2009级班级：姓名：学号：2013年4月8日项目实训须知一、安全第一。学生必须严格遵守国家政策法令及学校得有关规章 制度，严格遵守实训考勤制度与劳动纪律,严格遵守工作规程。二、项目实训报告按实训得实际情况编写，着重工程项目得需求分 析、工程结构图（E-R图或拓扑图）、设计实施、测试修改、总结收获等。三、项目实训报告得主体内容要求思路清晰，合乎逻辑，用语简洁准 确；内容务求客观、科学，要尽量让事实与数据说话。凡就是

2、用简要得文 字能够讲清楚得内容，应用文字陈述。用文字不容易说明白或说起来比较 繁琐得，应用表或图来陈述。四、项目实训总结就是实训过程得总体结论，主要回答“收荻与体会 就是什么”，就是项目实训成果得归纳与总结，也包括指出项目得不足或 待完善改进得地方。五、项目实训报告版面要求：字数不少于5000字。用Word排版及标 准A4打印纸进行打印。页面上、下、右边距均为2、5厘米，左边距为3 厘米。报告正文部分行间距为“1、5倍行距”。正文部分文字采用宋体、 小四号，正文中一级标题采用宋体、四号、加粗，二级标题采用宋体、小 四加粗，三级以后标题均采用宋体、小四。六、项目实训结束后需按要求上交本报告及完整

3、得项目工程文件。七、项目实训成绩依据学生得实训表现、完成得工程项目质量、撰 写报告等方面得综合情况，由指导教师进行成绩评定。成绩按优秀、良好、 中等、及格、不及格五级制评定。不参加实训得，或不按要求填写本报告得，项目实训成绩以不合格计。一、项目实训目得1、当今时代就是一个自动化时代,交通灯控制等很多行业得设备都与计算机密切相 关。因此，一个好得交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随 着大规模集成电路及讣算机技术得迅速发展，以及人工智能在控制技术方面得广泛运 用，智能设备有了很大得发展，就是现代科技发展得主流方向。2、EDA技术得一个重要特征就就是使用硬件描述语言(HDL)

4、来完成系统得设计文件, 应用VHDL得数字电路实验降低了数字系统得设计难度,这在电子设计领域已得到设 计者得广泛采用。本设计就就是针对交通信号灯控制器得设计问题，提出了基于VHDL 语言得交通信号灯系统得硬件实现方法。通过对系统进行结构分析，采用了层次化得设 计方法,给出了各个模块得VHDL程序，并且利用Max Plus H对应用程序进行了仿真，并 给出了相应得仿真结果。在用VHDL语言进行电路设计时，应充分认识到VHDL语言 得特点，从设计思想、语句运用及描述方法上等多方面对电路进行优化设计。通过电路 优化设计，可以使用规模更小得可编程逻辑芯片,从而降低系统成本。3、本课程设计就是在学完ED

5、A原理及课程之后综合利用所学EDA知识完成一个 EDA应用系统设计并在实验室实现。该课程设计得主要任务就是通过解决实际问题, 巩固与加深“电子设计自动化应用技术”课程中所学得理论知识与实验能力，基本掌握基 于VHDL语言应用电路得一般设计方法,提高电子电路得设计与实验能力。二、项目实训内容(需求分析、ER图或拓扑图、设计实施、测试修改等)1、总体思路一般情况下十字路口东西方向与南北方向得车流量不同，所以为各方 向分配得时间也不同。显然，分三步控制不能达到让各方向时间不同得目 得,所以我们选择分四个步骤：(1) 南北方向绿灯亮60秒，东西方向红灯亮60秒；(2) 南北方向黃灯亮4秒，东西方向继续

6、亮红4秒；(3) 南北方向红灯亮30秒，东西方向绿灯亮30秒；(4) 南北方向继续红灯，东西方向黄灯亮4秒。流程如下图所示:南北：绿灯(60s)=黄灯(4s)=红灯(30s)=,红灯(4s)东西：红灯(60s)=红灯(4s)=绿灯(30s)=黄灯(4s)t丨我们可以用两个十进制减法计数器做一个100进制以内得倒计时器，当计数到零时，发 出一个借位信号给一个四进制步骤控制器，步骤控制器控制逻辑电路输出下一个时间 给倒计时器得置数端，如此循环下去。同时,步骤控制器也控制交通灯得明暗。2、程序控制流程(-)741S192十进制逆时计数器1、741S192得引脚图:2、741S192得功能表:输A输出

7、STINq 码 IN2 IN-S IN, IN, IN, IN,石X石EX石1XXsXXXXXX1 1 11101 11111111 1 1100XXwXXXXX00 0 0010XXwXXXX010 0 1010XXwXXX0110 1 0010XXwXX01110 1 1010XXgX011111 0 0010XXg0111111 0 1010x 0g1111111 1 00100 11111111 1 101它得主要功能为: CPU为加计数时钟输入端,CPD为减讣数时钟输入端。 LD为预置输入控制端，异步预置。 CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。 CO为进位输出:1001状态后负脉

8、冲输出， BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。（二）741s02或非门1、741s02得引脚图:2、741s02得功能表允许选律% 0 Yd * Y4 Ys Y.Sa Y；TJUJIifUJWllILJUrSA B GJTbG, Y?GXI)xLHHHHHHHHLLLLLLLLx%LLLLHHHHLHLHLHHLHHHHHHHHHHLHHHHLHHHHHLHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHLHHHHHHLHHHHL选样 允许 输出741s02引脚功能:实现2输入四或非门功能，常用于各种数字电路中 （三）741s04六非门1、741s04得引脚图:A3Vi2eno2、74Is

9、O4得功能：741s04就是6非门（反相器）她得工作电压5V,她得内部含有6个s,反相器得作用就就是 反相把1变成0。（四）741s32四2输入或门1、741s32得引脚图:2、74IS32得功能:741S32就是四2输入或门，常用在各种数字电路以及单片机系统中。 表达式为:Y二A B引脚排列图管脚功能:左下1-1A,2-1B,3-1 Y;4-2A,5-2B,6-2Y;7-GND;右起:右上 8-3Y,9-3A,lO-3B;11 -4Y,12-4A,13-4B;14-VCC其中A,B为输入端,Y为输出端,GND为电源负极,VCC为电源正极（五）741s00四2输入与非门1、741s00得注脚：

10、14131211 LO98TIJVcc11-1 1115741LS86I厂=11=1n匸1_1123456774LS86囹2-22、741s00得真值表:C=1c=oXqX,9292g9d如执iD0000Q000000Q00010001000100100011001100110010001001000110011101010111011001100101010001110100010110001100111110011101111Q10101111110010111110110111001010100Q1101101110011110100110111111100010103、741s00得功

11、能：74LS00（二输入与非）、74LS02（二输入或非）、74LS04（非）、74LS08（二输入与）、74LS32 （二输入或）在此不做介绍4、总电路设计总电路图如下Ac-Tl卷H W Q S w a| Mt33yJ2JZlj2 |II*心:孕I=交通灯控制电路译码器发出得高低电平信号，即为步骤信号，控制着交通灯得明灭。电路图如下所示：为了实现交通灯得闪烁功能，接入一个手动开关，即可在6-22点时间 段输出高电平信号，在22-6点时间段输出低电平信号。该信号与译码器得 红绿灯信号一起接到一个与门，起到开关得作用,6-22点允许译码器得信号 通过,22-6点关闭信号灯。同时，该信号反相后与译

12、码器得黄灯信号一起接 到一个或门。6-22点为低电平信号，黄灯由译码器得信号控制;22-6点为高 电平信号，黃灯一直工作，不论译码器就是什么信号。而且，控制黄灯得信号 与秒脉冲得信号接入一个与门后，即可实现黃灯闪烁得功能5、电路安装与调试（一）电路安装考虑到如果整体电路都安装好后在检查调试电路会很麻烦，而且比较难找 出问题出在哪，所以我们分步安装调试检查。首先我们确认所有元器件都 就是完好得、芯片无引脚掉落并且工作正常，所有导线无损坏。（二）电路调试1、调试方法 通电观察把经过准确测量得元件接好电路。观察有无异常现象，包括有无冒烟，就是否有异常气 味,手摸器件就是否发烫，电源就是否有短路现象等

13、。如果出项异常，应急时切掉电源, 彻底排除故障后才能通电。然后测量各电路总电源电压与期间得引脚得点电压，以保证 元器件得正常。 静态调试：在没有外加信号得条件下进行调试。本次课程设汁主要就是通过静态测试数字电路得 各输入端与输出端得高低电平及其逻辑关系，可以即时发现已经损坏得元器件，判断电 路工作情况，并及时调整电路参数,就是电路工作状态符合设讣要求。 动态调试动态调试就是在静态调试得基础上进行。调试得方法就是在电路得输入端接入适当得 频率与幅值得信号,查瞧电路工作情况。6、故障分析与电路改进（-）常见得故障现象在本次课程设讣中常见得故障现象：1、计数器不能正确计数；2、电路得延时现象使两个计

14、数器不能同时工作；3、倒计时时间不正确；4、芯片与各接触点得接触不良问题；5、计数出现紊乱。（二）产生故障得原因故障产生得原因很多，情况也很复杂,有得就是一种原因引起得简单故障，有得就是多 种原因相互作用引起得故障。本实验产生故障得原因主要有以下儿种：1、定型芯片使用异端时间后岀现故障，元器件损坏，连接线路就是发生短路或断路（接 插件接触不良）；2、新设计安装得电路来说，故障原因可能就是，实际电路与设计得原理图不符;元器件 使用不、“1或损坏，设讣得电路本身就存在某些缺点，不满足技术要求，连线发生短路或 断路现象等。3、仪器使用不正引起得故障；4、线路受内在、外在干扰。三、项目实训总结（项目成

15、果分析、收获及存在得不足）六个星期得实训项口设计一眨眼就过去了。在这六个星期里，我们完成了从 电路得单元构思到整体设计到后来得设计完成、软件仿真再到最后得安装 调试得成功。虽然这期间我们经历了许多挫折与失败得探索，付出了很多 时间与汗水，但最后我们成功了。心中得喜悦与成就感就是不言而喻得。自己选实训项目课题得时候，一头雾水。因为有一段时间没接触数电了 所以对所学得东西开始感到陌生，更何况本次课程设计综合性很强，要求 我们发散思维设计电路。虽然老师讲解指导之后有点头绪了，但一开始我 还就是不知从何下手。从图书馆借阅资料后，我参考老师给我们得总体框 图，先确定每个模块可能要用到哪些芯片然后熟悉它们

16、得引脚与功能表。 我渐渐地有了头绪：原来用我们学过得知识就都可以设计出各个模块，只 要把每个模块设计好了然后连起来就基本完成了。在通用倒计时课题得设计中，我用两片74192十进制芯片完成了倒计 时得循环计数，这部分并不难，只需注意进位得连接就可以了，这在数电实 验中已经掌握了。而在延时电路这模块中我遇到许多困难，起初就是毫无 头绪，后来通过老师得指导知道，这模块虽然费时比较长，不过设计成功时 就是非常开心得，因为我觉得这模块就是本课题一大难点。仿真成功后，在实际接线测试得过程中我们遇到了更多问题。故障产生得原因很 多，情况也很复朵，有得就是一种原因引起得简单故障，有得就是多种原因相互作用引 起得故障。比如说接线板部分区域损坏或接触不好、芯片损坏、导线老化、线路干扰、 外界干扰而造成得显示数据紊乱不稳