交通灯课程设计报告.doc

电子信息工程与通信工程专业
电子技术课程设计报告

题目： 交通灯课程设计报告

姓 名 ing
学 号 dfsffg
班 级 fdsgfdsg
指导教师 gfdsgf

2012年 7 月4 日

课程设计任务书
班级 gfdgsdg 姓名 fgfds 学号 fdsgdsgfdsgfds
课程设计题目 交通灯控制电路
课程设计起止日期 6.18 至 7.2
实习地点 实验楼105
课程设计内容与要求
一、设计要求
用中小规模集成芯片设计并制作十字路口的交通灯控制电路，具体要求如下：
1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯，用逻辑开关启动交通灯控制器。
2.东西方向、南北方向交替允许通行。如东西向绿灯亮20s，接着东西向绿灯闪3s，之后黄灯亮3s，变成红灯。同时南北向红灯亮26s；接下来南北向重复东西方向动作；如此循环。
二、扩展
1.有时间倒计时显示
2.可预制时间
3.两个方向时间可以分别控制
4.特殊情况能实现手控通行；

指导教师 fgdsgsdgsd

2012 年 7 月 3日

课程设计报告

一、 设计原理与技术方法
此电路由六个模块组成 即：
秒基准信号发生器

计数器
逻辑控制

红绿灯

计时显示

手动控制电路

模块的说明
秒基准信号发生器：石英晶体的频率具有较高的稳定性，选用32768HZ的晶振，先用ＣＤ４０６０进行１４分频，再将JK触发器构造二进制进行2分频即可，电路如图(1)所示
图1
计数器：考虑到实际情况，选用的两个是74ls192十进制减法计数器构成百进制，如图2所示
图2
计数显示：此部分采用共阴极数码管配合CD4511译码器构成，如图3
图3
逻辑控制，手动控制与红绿灯
考虑到此三个模块联系比较紧密，而且是整个控制电路的核心，下面将整体说明其设计原理与方法。
交通灯的南北方向与东西方向的控制电路，除正常工作的时间差与显示功能外，其逻辑功能具有高度的一致性，所以只以东西方向为例。
首先面临一个问题：怎样实现三个数字（如红灯23秒，绿灯20秒，黄灯3秒）循环显示？
为了解决这一问题，将74ＬＳ１６０同步十进制加法器用整体置零法改进为三进制加法器如图4所示 图4 其时钟信号由７４ls192个位与十位的借位输出端通过逻辑或的形式实现。
图5

为了实现数据的隔断置入，采用三个74LS241三态八缓冲器，分别逻辑组合三进制的00,01,10（如00对应23；01对应20；10对应03）来实现循环置数。
然后面临的问题是：怎样在相应的时间显示相应的交通信号灯？
上面提到了三进制加法计数器，只需要利用逻辑组合（如00对应红灯；01对应绿灯；10对应黄灯）来实现。
如图6所示：
图6
再次的问题是：怎样实现绿灯最后三秒的闪烁？
此问题的实质就是在计数器中筛选出0,1,2,3，只需保证个位的Q1与Q2为零，十位的进位输出端为0（低有效），在与秒信号进行逻辑组合即可。
最后关于手动控制遗憾的是只实现了与预置数功能；即在三态八缓冲器的八个输入端加一个八排开关,即可控制高低电平的输入

东西方向原理图如下

南北方向原理图如下

二、课程设计工作记录：
起初抽到这个题目的特别高兴，以为特别简单，通过老师对题目讲解与说明后，头脑一片空白，和当初想象的大相径庭。在接下来的时间里，老师给我们展示了此设计的模块划分及大体的实现思路，我还是有些不懂很多问题，但没办法只能硬着头皮去进行电路的画图设计，中间有太多的不顺，如：老师提到的ＣＤ４０６０芯片在仿真软件上找不到；秒基准信号发生器按照百度上参数设置不明缘故的在仿真中不能实现（事实上我现在都没实现）；最致命的是不知道怎样才能三个实现预置数的循环；一两天的时间内，没有思路，然后不知哪来的灵感，突然想到了老师提过的‘三态门’，花了整整一天的时间，设计仿真出电路图，感觉很不错。
电路图模拟时出现了一个致命的问题：由于预置数不明原因的会在模拟开始时重复一次，使得东西与南北方向时间与信号灯发生错误信号，很是不解。上周一，把这问题请教老师，模模糊糊的明白了一些，回到宿舍用了不到半个小时的时间就仿真成功，我只能把这一现象解释为幸运。至此，带着太多的不解，电路图的设计算是告一段落。
上周一，开始练习焊接电路，用烙铁点的锡点或大或小，很是不满，事实上后来也没有什么改观。
上周二开始和同伴正式焊接电路，不得不说迈出第一步是很难得，犹豫再三，最终开工，第一步当然是焊接秒基准信号发生器，在此补插一句，我们开工比其他小组要晚，其他组有很多因为参数不正确导致秒信号发生器不能起震，后来经过老师的反复试验，最终确定原件参数（加了一个1M的电阻，事实上又改为十兆），，恰此我们开工，所以焊接秒信号发生器算的上顺利，一次通过测试。
上周三，面对一块巨大的电路板，我们开始了焊接主板的工作，其中出现了很多问题，如：由于马虎，管脚标号搞错导致误连线；锡点重复焊线操作困难；电线太硬导致很容易断开（这为后来埋下了隐患，致命的）；在一天的艰难前行中，我们完成了焊接工作的一半路途，即东西方向（其实也可以说是南北方向，无所谓）控制电路焊接完成，在此总结一句话：焊电路，很恶心。
上周四，昨天因已完成一半的工作，鉴于上段中的最后一句话，我们决定开始调试电路。接上电源的的那一刻，是最紧张的，因为害怕失败。就在接上电源的那一刻，奇迹发生了：压根就没应；毕竟没有出乎意料，所以我们表现的很淡定。一顿用万用表狂查，发现数码管，木接地！一顿狂改，当再次接上电源的时候，数码管有了反应，192可以正常倒计时，仅此而已，其他的一切都是坏的。接下来的调试中，我们发现了，好多错误，如：线路接错；线路少接或多连；芯片木接高电平或低电平；各式各样，种类繁多，尽管如此，到晚上十点仍旧没有调试成功，总结一句：今天调试很努力，结果很失败，深深体会到了四个字的含义，半途而废。
上周五，很多其他的课题组的同学已陆续完成任务，为了追赶进度，我们没有延续昨天的工作，而是继续焊接另一半电路。和周三的情况一样，各种错误，下午五点左右的时候完成了全部的焊接工作，晚上继续调试，未遂。
上周六，今天我们又开始了调试工作，各种接错，各种改错，各种错中错，最痛苦的当属正负极短路了，根本就没办法检查，也许是人品好的缘故，最终找出问题：数码管自身短路。经过一天的努力，第二次焊接的南北方向的控制电路调试成功，可遇到了一个问题：电路启动时，减法计数器的出是状态为09,不明缘由。
上周日，上文已说过初次焊接用的硬线，导致在检测调试中屡次碰断电线，今天的调试工作以失败结束。
周一：今天说是老师的验收时间，但我们的电路仍旧有一半不能正常工作，换句话说我们失败了。

课程设计验收
指导教师评语及成绩：

成绩
指导教师签字

年 月 日
教研室主任意见

教研室主任签字

年 月 日