交通燈控制器課程設(shè)計(jì)說明書

1、中北大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào)：學(xué) 院:電子與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院專 業(yè):微電子學(xué)題 目:交通燈控制器指導(dǎo)教師： 職稱: 2010 年 1 月 15 日 目錄1、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)32、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3、 設(shè)計(jì)方案34、 參考電路設(shè)計(jì)45、 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備96、 實(shí)驗(yàn)心得10一. 實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制器，具體要求如下：1、 以紅，黃，綠三種顏色的發(fā)光管作為交通燈。 綠燈亮表示可以通行,紅燈亮表示禁止通行.黃燈亮表示未通過的車輛禁止通行.2、 每次放行時(shí)間為30秒，紅轉(zhuǎn)綠或綠轉(zhuǎn)紅時(shí)，需黃燈亮5秒作為過度。二. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程。2、 學(xué)習(xí)使用prot

2、el軟件繪制電路原理圖和印刷版圖。3、 掌握應(yīng)用ewb對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，通過仿真結(jié)果驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。三. 設(shè)計(jì)方案 圖1 圖1為交通燈控制器的一個(gè)參考設(shè)計(jì)方案。在這一方案中，系統(tǒng)主要由控制器.定時(shí)器.脈沖信號(hào)發(fā)生器.譯碼器.信號(hào)燈組成。 tl.ty為定時(shí)器的輸出信號(hào)，st為控制器的輸出信號(hào)。 當(dāng)車道綠燈亮?xí)r，定時(shí)器開始記時(shí)，當(dāng)記時(shí)到30秒時(shí)，tl輸出為1，否則，tl=0； 當(dāng)車道黃燈亮后，定時(shí)器開始記時(shí)，當(dāng)記時(shí)到5秒時(shí)，ty輸出為1，否則，ty=0； st為狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，當(dāng)定時(shí)器數(shù)到規(guī)定的時(shí)間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，定時(shí)器開始下一個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)計(jì)數(shù)。 交通信號(hào)燈有四個(gè)狀態(tài)，用s0

3、. s1. s2 .s3來表示，并且分別分配編碼狀態(tài)為00 .01 .11. 10 ，控制狀態(tài)為：控制器狀態(tài)信號(hào)燈狀態(tài)s0（00）紅燈亮s1（01）黃燈亮s2（11）綠等亮s3（10）黃燈亮表1.狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 圖2 畫出了控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，圖中ty和tl為控制器的輸入信號(hào)，st為控制器的輸出信號(hào)。 圖2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖四. 參考電路設(shè)計(jì)1.定時(shí)器電路 定時(shí)器由與系統(tǒng)秒脈沖（由時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器提供）同步的計(jì)數(shù)器構(gòu)成，要求計(jì)數(shù)器在狀態(tài)信號(hào)st作用下，首先清零，然后在時(shí)鐘脈沖上升沿作用下，計(jì)數(shù)器從零開始進(jìn)行增1計(jì)數(shù)，向控制器提供模5的定時(shí)信號(hào)ty和模30的定時(shí)信號(hào)tl。 計(jì)數(shù)器選用集成電路74ls163

4、進(jìn)行設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)便。74ls163是4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，它具有同步清零、同步置數(shù)的功能。ctp、ctt是交通燈的asm圖數(shù)控制端，co是進(jìn)位輸出端，d0d3是并行數(shù)據(jù)輸入端，q0q 3是數(shù)據(jù)輸出端。由兩片74ls163級(jí)聯(lián)組成的定時(shí)器電路如圖3所示。ty和tl為計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)。st為狀態(tài)轉(zhuǎn)化信號(hào)，每當(dāng)st輸出一個(gè)正脈沖，計(jì)數(shù)器進(jìn)行一輪計(jì)數(shù)。 電路圖為： 圖3. 計(jì)數(shù)器電路圖 2.控制器電路 控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號(hào)燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。從asm圖可以列出控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表所示。選用兩個(gè)d觸發(fā)器ff1、ffo做為時(shí)序寄存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件為

5、tl和ty，當(dāng)控制器處于q1n+1q0n+1 00狀態(tài)時(shí)，如果tl 0，則控制器保持在00狀態(tài)；如果，則控制器轉(zhuǎn)換到q1n+1q0n+1 01狀態(tài)。這兩種情況與條件ty無關(guān)，所以用無關(guān)項(xiàng)x表示。其余情況依次類推，同時(shí)表中還列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)st 。 輸 入輸 出 現(xiàn) 態(tài) q1 q2狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件 次 狀 態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)態(tài) tl ty q1n q0n st0 00 0 0 10 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 x 0 0 0 1 x 0 1 1x 0 0 1 0x 1 1 1 10 x 1 1 01 x 1 0 1x 0 1 0 0x 1 0 0 1 表2. 控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表將q1n+1、q0

6、n+1和 st為1的項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的輸人或狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件變量相與，其中1表示反變量，然后將各與項(xiàng)相或，即可得到下面的方程： q1n+1 = 1q1n q0n ty + q1n q0n + q1n1q0n1ty q0n+1 = 1q1n1q0n tl+1 q1n q0n + q1n1q0n1tl st = 1q1n q0n tl +1q1n q0nty + q1nq0n1ty+ q1n q0ntl根據(jù)以上方程，選用數(shù)據(jù)選擇器 74ls153來實(shí)現(xiàn)每個(gè)d觸發(fā)器的輸入函數(shù)，將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值（ ）加到74ls153的數(shù)據(jù)選擇輸入端作為控制信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)控制器的功能?？刂破鞯倪壿媹D如圖4所示。圖4中r、c構(gòu)成上電

7、復(fù)位電路 。保證觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0，觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端輸入1hz秒脈沖。 圖4.控制器電路圖（3）譯碼器 譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出 q1、 q0的4種工作狀態(tài)，翻譯成車道上4個(gè)信號(hào)燈的工作狀態(tài)?？刂破鞯臓顟B(tài)編碼與信號(hào)燈控制信號(hào)之間的關(guān)系如表3所示。狀態(tài)（q1.q0） 紅 黃 綠 黃 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 表3. 控制器輸出與信號(hào)燈之間的聯(lián)系 電路圖為： 圖5.譯碼器電路圖 （4）protel電路為： 圖6. protel電路圖（5）pcb印刷板圖為： 圖7. pcb板圖五、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1 脈沖發(fā)生器 1只2 集

8、成電路74ls74 2片，74ls153 3片，74ls163 2片3 電阻 10k 1只4 電容 10uf 1只5或門 6個(gè)，非門 4個(gè). 其它 發(fā)光二極管 3只。六、實(shí)驗(yàn)心得 通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問題的能力。在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。我做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)

9、。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映象深刻。認(rèn)識(shí)來源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個(gè)期末測(cè)試之后的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。在制作pcb時(shí)，發(fā)現(xiàn)細(xì)心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是線的布局上既要美觀又要實(shí)用和走線簡(jiǎn)單，兼顧到方方面面去考慮是很需要的，否則只是一紙空話。同時(shí)我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個(gè)人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。實(shí)習(xí)中只有一個(gè)人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個(gè)人都知道，否則一個(gè)人的錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)