电子技术综合实验交通信号灯控制器Word格式文档下载.docx

电子技术综合实验交通信号灯控制器Word格式文档下载.docx

《电子技术综合实验交通信号灯控制器Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术综合实验交通信号灯控制器Word格式文档下载.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

1.目的

1.1综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过综合实验巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。

1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。

1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。

1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。

2.要求

2.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。

2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。

要求通过独立思考、深入钻研综合实验中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。

2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。

2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。

利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。

2.5学会撰写综合实验总结报告。

2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。

要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。

2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。

二、主要内容

共有7个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。

1.移位寄存器型彩灯控制器

2.智力竞赛抢答器

3.电子拔河游戏机

4.交通信号灯控制器

5.数字电子钟

6.电子密码锁

7.数字电子钟（硬件）

三、进度计划

序号

设计（实验）内容

完成时间

备注

1

设计内容讲解、学习资料查找方法

半天

2

发放材料、清点材料、熟悉各种元器件

3

查找资料、设计电路、绘制总体电路草图

1天

4

电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试

2天

5

验收、撰写实验报告

四、设计（实验）成果要求

1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；

然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；

最后画出总体电路图。

2.预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。

3.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。

五、考核方式

综合以下指标评定综合实验总成绩：

优、良、中、及格和不及格。

1.设计方案的正确性与合理性；

2.实验动手能力（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等）；

3.总结报告；

4.答辩情况（课题的论述和回答问题的情况）；

5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。

指导教师：

樊冰

2014年1月15日

一、课程设计（综合实验）的目的与要求

1．综合实验的目的

随着电子技术的迅速发展，电子电路的应用日益广泛，由电子电路组成的控制系统、测量系统、通信系统等电子技术产品已经深入到各个领域，电子电路的设计越来越显示出其实用性和重要性。

综合电子技术设计是电子技术课程的综合实践教学环节，既涉及到许多理论知识,（设计原理与方法），又涉及到许多实践知识与技能（安装、调试与测量技术）。

通过学生独立进行某一课题的设计安装和调试来完成。

因此它是对学生电子技术课程学习的综合性训练。

在经济飞速发展的今天，城乡交通自动指挥越来越显得重要，为了确保行人和各种车辆运行安全，保证正常的交通秩序，应对十字路口的红绿灯进行自动控制。

实现红绿灯的自动指挥是城市管理自动化的重要课题。

2．综合实验的要求

1．1设计任务与要求

在一个具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。

红灯（R）亮表示该条道路禁止通行，黄灯（Y）亮作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，绿灯（G）亮表示该条道路允许通行。

具体要求如下：

1）主干道经常通行。

2）支干道有车才通行。

3）主、支干道均有车时，两者交替通行，并要求主干道每次至少放行30秒，支干道每次最多放行20秒；

采用开关来表示主、支干道是否有车。

4）每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮5秒，此时原红灯不变；

5）设计5秒、20秒、30秒计时的译码显示电路，每秒改变一次显示数字，可以采用正计时，也可倒计时。

1．2总体方案设计

1）

采用传感器分别监测主、支干道是否有车，有车时向主控制器发出信号，实验中用逻辑开关代替。

2）状态转换图

3）状态转换表

✧

注意：

用二进制定义不同状态时，相邻状态之间的改变尽量避免两位二进制同时变化（如10变为01），因为这样可能带来竞争冒险，使电路出现不可预知的错误。

4）计时器在完成计时任务时，计时部分的控制电路要向主控制器发出相应的计时结束信号以使电路根据设计进入到下一个状态。

5）按照主控制器所处的状态进行译码，再驱动相应的信号灯。

6）

系统原理框图

二、设计（实验）正文

1.设计思路概述及相关约定

1．1设计思路概述

根据“交通信号灯控制器”的设计要求，将整体设计分解为5个小模块，分别为：

1）主支干道灯控制电路；

2）计时器；

3）主控制器；

4）传感器；

5）时钟信号。

主支干道灯控制电路按照主控制器所处的状态进行译码，再驱动相应的信号灯。

计时器按设计要求记录“秒”脉冲个数完成计时任务，并向主控制器发出相应的定时信号。

主控制器根据传感器和定时器送来的信号，保持或改变电路的状态，实现各干道车辆运行状态的控制。

传感器检测主,支干道是否有车，有车时向主控制器发出信号。

multism仿真中用逻辑开关代替。

时钟信号发生器产生稳定的“秒”脉冲（f=1Hz）信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。

multism仿真中，为加快进度便于监视，暂用f=50Hz的矩形脉冲电源代替。

所以，主要设计模块为1）、2）、3）。

1．2约定

1）M、N分别表示主、支路是否有车，1表示有车，0表示没车；

2）G1、Y1、R1、G2、Y2、R2分别表示主、支路绿、黄、红灯，1表示灯亮，0表示灯灭；

3）避免竞争冒险，S1（00）、S2（01）、S3（11）、S4（10）分别表示主绿支红、主黄支红、主红支绿、主红支黄四种状态；

4）主支路红绿灯始终按照G-->

Y-->

R-->

G方向变化或保持在一种状态不变；

5）当支路无车且已进入“主绿支红”时，计数器置零不再变化。

当主路无车支路有车且已进入“主红支绿”时计数器同样置零不再变化。

除此外任何情况，计数器按照要求正常计数。

2.主、支干道灯控制器设计

根据要求，易得如下主干道，支干道的红绿黄灯的真值表：

状态

Q1

Q0

G1

Y1

R1

G2

Y2

R2

亮灯情况

S1

主绿支红

S2

主黄支红

S3

主红支绿

S4

主红支黄

对上述真值表进行卡诺图化简,得:

G1=

Y1=

R1=

G2=

Y2=

R2=

本模块实际电路如下所示（其中绿色表主干道红绿灯，黄色表支干道红绿灯）：

3.计时器设计

用2个74ls160十进制加法器做计数器，分别计0-->

29.0-->

4.0-->

19。

74ls160清零端CR低电平有效，脉冲端CP下降沿有效。

根据题意，作如下简化状态转换图：

设两个计数芯片输出端从高位到低位依次表示为D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0。

则由上面的状态转换图可得：

CR1=CR2=

为了使当支路无车且已进入“主绿支红”时、主路无车支路有车且已进入“主红支绿”时计数器同样置零不再变化，其他情况按要求计数：

ENP1=1

ENP2=RC01

ENT1=ENT2=

LOAD1=LOAD2=

D7,D6,D5,D4和D3,D2,D1,D0分别接两个数码管用于显示时间（正序）。

本模块设计电路图如下所示（蓝色部分）：

4.主控制器设计

用两个D触发器用来做从S1-->

S2-->

S3-->

S4的循环。

M、N（主支路有车情况）用两个逻辑开关M、N来表示。

驱动方程：

D1=

n+1D0=

n+1

据题意，状态表为：

M

N

Q1n

Q0n

Q1n+1

Q0n+1

D1

D0

X

状态转换图为：

卡诺图化简求得:

其时钟由计时器模块控制，时钟方程为：

CP1=CP2=

本模块设计电路图如下所示（玫红色部分）：

5.画出逻辑电路图

根据以上各模块的逻辑表达式，即可画出其该交通信号灯控制器的逻辑电路图。

三、课程设计（综合实验）总结或结论

两个开关分别表示不同情况。

当M为0，N为0即主干道支干道都没有车时，主干道为绿灯，支干道为红灯；

当M为1，N为0即主干道有车，支干道没有车时主干道为绿灯，支干道为红灯；

M=0，N=1时，主干道没车，支干道有车时，主干道为红灯，支干道为绿灯；

当M为1，N为1即主干道、支干道都有车时主干道、支干道红绿交替变化，

1、N=0时结果（最终保持状态）如下图

2、M=0N=1时结果（最终保持状态）如下图

3、M=N=1（部分时刻）时结果如下图

个人体会：

交通信号灯控制电路在设计过程的核心是状态转化图，而控制的关键是对秒表时间的控制。

本题中：

主道有无车M，支道有无车N；

输出为主道，支道六个信号灯的亮灭。

根据报告，把问题分为了以下几个部分：

即状态转化部分，由两个D触发器实现；

计数环节，由两个74ls160实现；

输入和输出由TTL门电路实现，如74LS04等。

计数器连接着数码显示管，同时清零端作为被控引脚，由D触发器的状态和自身输出控制。

状态转化部分由输入端和自身状态决定。

当无特殊情况和主道支道均有车时，实现四进制状态循环。

当有特殊情况和主或支路无车时，直接与输出相连，与状态转化无关。

本题中适当运用中间变量实现了计算与化简的简化。

在将单元电路拼接在一起时要注意合理安排空间，单元电路不要重叠，以免线路错搭在一起。

在运行中，由于线路较多，由于不细心造成实验结果与设计不符，都需要细心检查和排错，更进一步提醒我们要有严谨的态度对待实验设计。

在选择元器件时一定要使用正确的元器件，避免误选的情况发生，连接电路时一定要细心耐心，避免飞线错线。

调试过程中，更要有细心耐心严谨的态度仔细检查，发现细节中错误与不足。

注：

根据课程设计、综合实验的内容将标题任选其一。