大学生科技创新活动

1、大学生科技创新活动报告项目名称：数字式式交通灯灯 项目成员： 所在院系：自动控控制与机机械工程程学院专业班级：电气工工程及其其自动化化2班摘 要要科技创新是是原创性性科学研研究和技技术创新新的总称称，是指指创造和和应用新新知识和和新技术术、新工工艺，采采用新的的生产方方式和 HYPERLINK /view/4134569.htm 经经营管理理模式，开开发新产产品，提提高 HYPERLINK /view/161738.htm 产品品质量，提提供新服服务的过过程。科科技创新新可以被被分成三三种类型型： HYPERLINK /view/451655.htm 知识识创新、 HYPERLINK /vie

2、w/332418.htm 技术创创新和现现代科技技引领的的 HYPERLINK /view/1296628.htm 管理创创新。 原创性性的科学学研究或或知识创创新是提提出新观观点（包包括新概概念、新新思想、新新理论、新新方法、新新发现和和新假设设）的科科学研究究活动，并并涵盖开开辟新的的研究领领域、以以新的视视角来重重新认识识已知事事物等。原原创性的的知识创创新与技技术创新新结合在在一起，使使人类知知识系统统不断丰丰富和完完善，认认识能力力不断提提高，产产品不断断更新。知知识社会会环境下下的科技技创新包包括：知知识创新新、技术术创新和和现代科科技引领领的管理理创新。知知识创新新的核心心是科学

3、研研究，其其直接结结果是新新的概念念范畴和和理论学学说的产产生，为为人类认认识世界界和改造造世界提提供新的的世界观观和方法法论；技技术创新新的核心心内容是是 HYPERLINK /view/185129.htm 科学技技术的发发明和创创造和 HYPERLINK /view/4359461.htm 价价值实现现，其直直接结果果是推动动 HYPERLINK /view/2201372.htm 科学技技术进步步与应用用创新的的良性互互动，提提高社会会生产力力的发展展水平，进进而促进进社会 HYPERLINK /view/20838.htm 经经济的增增长；管管理创新新既包括括宏观管管理层面面上的创创

4、新社会政政治、经经济和管管理等方方面的制制度创新新，也包包括微观观管理层层面上的的创新，其其核心内内容是科科技引领领的管理理变革，其其直接结结果是激激发人们们的创造造性和积积极性，促促使所有有社会资资源的合合理配置置，最终终推动社社会的进进步。 知识创新、技技术创新新与管理理创新是是相辅相相成的。知知识创新新是技术术创新和和管理创创新的文文化基础础，没有有新的理理论学说说和公理理体系，不不可能有有技术创创新和制制度创新新，技术术创新反反过来又又为知识识创新和和管理创创新奠定定了必要要的物质质基础；管理创创新则为为知识创创新和技技术创新新提供必必要的微微观与宏宏观环境境。技术术创新是是社会发发展

5、的“硬硬件”，而而知识创创新和管管理创新新则是社社会进步步的“ HYPERLINK /view/37.htm 软软件”，它它们对国国家的发发展和社社会进步步起着关关键性的的作用，是是社会进进步的动动力源。创新是一个民族 HYPERLINK /fazhan/ 发展的灵魂，当今 HYPERLINK /china/ 中国高校的大学生科技创新工作仍处于相对滞后的状况。我们大学生应该培养科技创新精神，为我们的国家多做贡献。人类的今天有赖于创新，创新是一个民族发展的灵魂，更是一个国家持久发展的动力。处于知识大爆炸的年代，高校有责任担起创新的担子。大学生科技创新的开展有利于创新人才的培养，有利于国家创新体系

6、的完善。随着我国社社会经济济快速发发展，人人们衣食食住行得得到长远远发展的的同时城城市交通通问题也也越来越越引起人人们的关关注。尤尤其是在在经历了了今年九九月份的的京藏大大堵车后后，交通通对我们们生活的的影响更更加明朗朗，人们们发现人人、车、路路三者关关系的协协调，已已成为交交通管理理部门需需要解决决的重要要问题之之一。现现代城市市交通控控制系统统是用于于城市交交通数据据监测、交交通信号号灯控制制与交通通疏导的的计算机机综合管管理系统统，它是是现代城城市交通通监控指指挥系统统中最重重要的组组成部分分。如何何采用合合适的控控制方法法，最大大限度利利用好耗耗费巨资资修建的的城市高高速道路路，缓解解

7、主干道道与侧道道、城区区同周边边地区的的交通拥拥堵状况况，越来来越成为为交通运运输管理理和城市市规划部部门亟待待解决的的主要问问题。为为此，在在此次课课程设计计期间，我我应用所所学的知知识设计计了一套套简易交交通灯控控制电路路的方案案。交通通灯的控控制系统统主要由由计时电电路、主主控电路路、信号号灯转换换器、脉脉冲信号号发生器器组成。关键词：计计时电路路、主控控电路、显显示电路路、信号号灯转换换器、脉脉冲信号号发生器器。目 录录一、引 言 4 二、设计要要求 4三、方案设设计 55四、单元电电路设计计与分析析 661多谐振振荡器 662. 1000分频频电路 7330秒秒倒计时时电路 84数码

8、管管显示电电路 95主控制制电路及及指示灯灯电路 100五、总电路路图及元元器件及及清单 1111总电路路图 1112主要元元器件介介绍 1113 元器器件清单单 155六、交通灯灯课程设设计仿真真设计 116七、心得体体会 118八、参考文文献 119引言在城镇街道道的十字字交叉路路口，为为了保证证交通秩秩序和行行人安全全，一般般在每条条道路上上各有一一组红、黄黄、绿交交通信号号灯，其其中红灯灯亮，表表示该条条道路禁禁止通行行；黄灯灯亮表示示该条道道路上未未过停车车线的车车辆停止止通行，已已过停车车线的车车辆继续续通行；绿灯亮亮表示该该条道路路允许通通行。交交通灯控控制电路路自动控控制十字字

9、路口两两组红、黄黄、绿交交通灯的的状态转转换，指指挥各种种车辆和和行人安安全通行行，实现现十字路路口交通通管理的的自动化化。在此次课程程设计期期间，我我应用所所学的知知识设计计了一套套简易交交通灯控控制电路路的方案案。交通通灯的控控制系统统主要由由计时电电路、主主控电路路、信号号灯转换换器、脉脉冲信号号发生器器组成。其其中时基基电路是是通过5555定定时器构构成一个个多谐振振荡器，即即信号产产生器，为为计数器器提供信信号，再再经过774LSS1600（100进制计计数器）分分频而产产生得到到1Hzz的方波波。得到到秒脉冲冲后通过过74LLS1992减计计数逻辑辑设计330秒倒倒计时电电路。再再

10、利用与与非门、非非门和DD型锁存存器（SS、R分分别为置置1和置置0强迫迫端的特特性）构构成控制制电路来来控制红红绿灯之之间的转转换，同同时引5555定定时器产产生信号号为黄灯灯提供闪闪烁信号号，最终终实现电电路功能能。设计要求（1）甲车车道和乙乙车道两两条交叉叉道路上上的车辆辆交替运运行，每每次通行行时间都都设为225秒。（2）每次次绿灯变变红灯时时，黄灯灯先亮55秒钟，才才能变换换运行车车道。（3）黄灯灯亮时，要要求每秒秒钟闪亮亮一次。选做扩展功功能：（4）十字字路口有有数字显显示灯亮亮时间，要要求灯亮亮时间以以秒为单单位作减减计数；（5）要求求通行时时间和黄黄灯亮的的时间均均可在0099

11、9s内任任意设定定。三、方案设设计 图1 交交通控制制灯电路路设计如图1所示示为交通通控制电电路设计计方案图图，根据据概述中中的设计计思想及及方法来来实现下下图的交交通指示示灯状态态转换图图中描述述的指示示灯的转转换及每每种状态态维持的的时间（用用数码显显示管来来显示）。状态状态1左右黄灯亮前后红灯亮状态0左右绿灯亮前后红灯亮状态3左右红灯亮前后黄灯亮状态2左右红灯亮前后绿灯亮图2 交交通指示示灯状态态转换图四、单元电电路设计计与分析析15555定时器器构成的的多谐振振荡器图3 5555定定时器构构成的多多谐振荡荡器如图3所示示为5555定时时器构成成的多谐谐振荡器器，Cff为100nF，若若

12、C取1100nnF，依依据公式式周期TT=（RR1+22R2）CCln22 可计计算出RR1+22R21500k时可得得到周期期为0.01ss的振荡荡信号;若C取取10uuF，依依据公式式周期TT=（RR1+22R2）CCln22 可计计算出RR1+22R21500k时可得得到周期期为1ss的振荡荡信号。2用744LS1160计计数器构构成分频频电路图4 74LLS1660构成成的分频频电路为得到高质质量秒信信号源，减减少误差差，时基基电路才才用对1100HHz信号号分频实实现，如如图4所示分分频电路路是由1160计计数器实实现分频频功能。XFG1为十进制计数器74LS160提供100Hz信号

13、源：通过U1进位信号RC0给U2使能端提供使能信号，最终由U1 进位端RC0和U2 进位端RC0与输出秒信号。输入参数及输出波形如下： 图5 时时基电路路输出结结果3用744LS1192加加减计数数器减法法计数实实现300秒倒计计时图6 74LLS1992构成成的300减法计计数器 如如图5所示首首先对计计数器UU7，U1设置置初值330，将将秒信号号输入UU7减计计数时钟钟输入端端，进而而产生个个位减信信号，然然后将个个位计数数器U77错位输输出端连连接至十十位计数数器减计计数时钟钟输入端端，从而而产生十十位退位位。当计计数结果果为0时，给给计数器器置数信信号，使使得1992再次次从300开

14、始倒倒计时。4数码管管显示电电路图7 数码码管显示示电路如图所示通通过744LS448译码码芯片将将倒计时时电路产产生信号号译码，从从而使得得数码管管显示，实实现结果果显示功功能。显显示电路路与300秒倒计计时电路路整体如如下：图8 330秒倒倒计时电电路显示示5用三态态门、非非门和DD型锁存存器构成成控制电电路及指指示灯电电路图9 控制制电路及及指示电电路主控电路主主要是通通过D型型锁存器器产生翻翻转信号号来控制制指示灯灯亮灭。一般十字路路口的交交通灯控控制系统统的工作作状态及及其功能能如表11： 表1控制器状态态信号灯状态态车道运行状状态S0(000)S1(011)S3(111)S2(10

15、0)甲绿，乙红红甲黄，乙红红甲红，乙绿绿甲红，乙黄黄甲车道通行行，乙车车道禁止止通行甲车道缓行行，乙车车道禁止止通行甲车道禁止止通行，乙乙车道通通行甲车道禁止止通行，乙乙车道缓缓行 因此，我首首先通过过与非门门等逻辑辑芯片将将倒计时时电路输输出信号号处理产产生模225与模模30的定定时信号号。分别别通过DD型锁存存器产生生两组翻翻转信号号，记为为：（BBYSiignaal，UUBYSSignnal）与与（Reedsiignaal，UUReddsiggnall）。然然后根据据表1将将两组信信号组合合产生所所需控制制状态。由由于黄灯灯亮时还还必须伴伴有闪烁烁，所以以在黄灯灯指示灯灯控制信信号加入入

16、秒时钟钟信号，通通过调节节秒时钟钟信号占占空比改改变闪烁烁情况。五、总电路路图及元元器件清清单1总电路路图图10 总电电路图2主元件件介绍NE5555引脚图图及引脚脚介绍：Pin 11 (接接地) -地线线(或共共同接地地) ，通通常被连连接到电电路共同同接地。 Pinn 2 (触发发点) -这个个脚位是是触发NNE5555使其其启动它它的时间间周期。触触发信号号上缘电电压须大大于2/3 VVCC，下下缘须低低于1/3 VVCC 。 PPin 3 (输出) -当当时间周周期开始始5555的输出出输出脚脚位，移移至比电电源电压压少1.7伏的的高电位位。周期期的结束束输出回回到O伏伏左右的的低电位

17、位。于高高电位时时的最大大输出电电流大约约2000 mAA 。 Pinn 4 (重置置) -一个低低逻辑电电位送至至这个脚脚位时会会重置定定时器和和使输出出回到一一个低电电位。它它通常被被接到正正电源或或忽略不不用。 Pinn 5 (控制制) -这个接接脚准许许由外部部电压改改变触发发和闸限限电压。当当计时器器经营在在稳定或或振荡的的运作方方式下,这输入入能用来来改变或或调整输输出频率率。 PPin 6 (重置锁锁定) - PPin 6重置置锁定并并使输出出呈低态态。当这这个接脚脚的电压压从1/3 VVCC电电压以下下移至22/3 VCCC以上时时启动这这个动作作。 PPin 7 (放电) -

18、这这个接脚脚和主要要的输出出接脚有有相同的的电流输输出能力力，当输输出为OON时为为LOWW，对地地为低阻阻抗，当当输出为为OFFF时为HHIGHH，对地地为高阻阻抗。 Pinn 8 (V +) -这是是5555个计时时器ICC的正电电源电压压端。供供应电压压的范围围是+44.5伏伏特(最最小值)至+116伏特特(最大大值)。.NE5555的相相关应用用: NNE5555的作作用范围围很广，但但一般多多应用于于单稳态态多谐振振荡器（MMonoostaablee Muutliivibbrattor）及及无稳态态多谐振振荡器(Asttablle MMulttiviibraatorr)。74LS11

19、60引引脚图及及引脚介介绍：PE ：使使能输入入端P0P33：输入入端CEP ：Couunt Enaablee Paaralllell InnputtCET：CCounnt EEnabble Triicklle IInpuutCP：时钟钟信号输输入端MR：Maasteer RReseet (Acttivee LOOW) InpputSR：Syynchhronnouss Reesett (AActiive LOWW) IInpuutQ0Q33：输出出端TC：Teermiinall Coountt Ouutpuut (Notte bb)逻辑功能图图：74LS1192引引脚图及及引脚介介绍： 图中：

20、PLL为置数数端，CCPU加加计数端端，CPPD为减减计数端端，TCCU非同同步进位位输出端端，TTCD为为非同步步借位输输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端，Q0、 Q1、Q2、Q3为数据输出端。74LS774引脚脚图及引引脚介绍绍：3元器件件清单表2 元器器件清单单序号材料名称型号可替换型号号数量1十进制同步步加减计计数器74ls119274ls119122十进制计数数器74ls116074ls116123七段显示译译码器74ls44824四输入与非非门74ls22074ls22225二输入与非非门74ls00074ls00316非门74ls00427正沿触发双双d型

21、触触发器74ls77418555定时时器NE555519滑动变阻100K110黄绿红发光光二极管管各两个117SEG-BCDD数码管管两个12电阻若干13电容104pFF六、交通灯灯课程设设计仿真真设计由于对仿真真软件运运用习惯惯，在本本次设计计过程我我使用两两种仿真真软件进进行电路路设计，分分别是：mulltissim 10、Prooteuus 77。首先分别对对mulltissim 10、Prooteuus 77简单介介绍。Multiisimm是由加拿拿大IIIT(IInteeracctivve IImagge TTechhnollogiies)公司推推出的从从电路仿仿真设计计到版图图生成

22、全全过程的的电子设设计平台台(Ellecttronnicss Woorkbbencch)，该该软件是是一套功功能完善善、操作作界面友友好、使使用方便便的EDDA工具具。电子子设计平平台主要要包括MMulttisiim电路路仿真设设计工具具、VHHDL/Verriloog编辑辑/编译工工具、UUltiiboaardPPCB设设计工具具和ULLtirrounnte自自动布线线工具。在在本次设设计中，主主要运用用到电路路仿真工工具，其其仿真环环境友好好，元件件齐全，操操作方便便灵活，而而且备有有电路向向导是我我选择它它做仿真真软件的的主原因因。其操操作界面面如下图图示：图11 Mulltissim操

23、操作界面面multiisimm界面主主要由：菜单栏栏、工具具栏、状状态栏、工工作区构构成，可可通过设设置添加加栏目如如：仪器器仪表栏栏、元件件库等，界界面友好好，操作作方便，并并且可设设置成中中文模式式，方便便用户操操作。对对于具体体操作及及各栏功功能就不不做介绍绍。Proteeus 是一个个基于PProSSPICCE混合合模型仿仿真器的的，完整整的嵌入入式系统统软、硬硬件设计计仿真平平台。主主要包括括：ISSIS智能能原理图图输入系系统，系系统设计计与仿真真的基本本平台；VSMM仿真单单元含混合合模型仿仿真、VVSM仿仿真、高高级图形形仿真（ASF）等；ARES 高级PCB布线编辑软件。 本

24、次设计当中运用ISIS仿真平台，其中PROTEUS VSM具有以下仿真方式：交互式仿真 检验用户所设计的电路是否能正常工作；基于图表的仿真(ASF)用来研究电路的工作状态及进行细节的测量.。从而使得能在仿真过程方便观察信号的流动变化。这也是我选用Proteus做控制电路与显示电路仿真原因，便于查看电路设计问题。其操作界面如下： 图12 Prroteeus操操作界面面同样Prooteuus界面面主要由由：菜单单栏、工工具栏、状状态栏、工工作区构构成，可可通过设设置添加加栏目，界界面友好好，操作作方便，方方便用户户操作。对对于具体体操作及及各栏功功能就不不做介绍绍。Multiisimm和Prooteuus提供供强大的的仿真功功能，器器件丰富富，仪器器仪表齐齐全，环环境可设设置，方方便电子子电路设设计检查查以及器器件放置置。使用用方便易易懂不需需花太多多时间学学习软件件运用便便可使用用，而且且仿真结结果可视视化。本次电路时时基电路路是通过过mulltissim 10进进行设计计，运用用mulltissim工工具菜单单下的电电路向导导方便快快捷的设设计出1100HHz的基基于NEE5555