数电课设交通灯Word格式文档下载.docx
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设计内容
设计要求
(1)在主干道和支干道均设有车辆检测传感器,用以检测道路是否有车辆,当某一道路有车而另一道路无车时,则该车道处于常允许通行的状态。
(2)当主、支干道均有车时,两者交替允许通行,主干道每次放行45秒,支干道每次放行25秒。
当主干道允许通行亮绿灯时,支干道亮红灯。
而支干道允许通行亮绿灯时,主干道亮红灯。
在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换中间,要亮5秒的黄灯作为过渡,以使行使中的车辆有时间停到禁止线外。
(3)设立45秒、25秒、5秒计时显示电路。
主要参考
资料
《数字电路逻辑设计(第二版)》
学生提交
归档文件
(1)仿真文件
(2)电路图
(3)仿真图
(4)实验图
课程设计任务书
注:
1.课程设计完成后,学生提交的归档文件应按照:
封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交(大张图纸不必装订)
2.可根据实际内容需要续表,但应保持原格式不变。
指导教师签名:
日期:
……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………
专业班级学号姓名成绩
一、简述
为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过,往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。
其中红灯(R)亮表示该条道路禁止通行;
黄灯(Y)亮表示停车;
绿灯(G)亮表示允许通行。
交通灯控制器的系统框图如图3.1所示。
图3.1交通灯控制器系统框图
系统由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码显示器、信号灯显示器五大部分组成。
其中秒脉冲信号发生器用于给各个组成部分提供脉冲信号,通过定时器向控制器发出三种定时信号,使相应的发光二极管发光。
译码显示器在控制器的控制下,改变交通灯信号,分别产生三种倒计时时间显示,控制器根据定时器的信号,进行状态间的转换,使显示器的显示发生相应转变。
二、设计目的
通过本次课题设计,应该掌握以下内容
(1)学习数字逻辑电路设计的一般方法。
(2)要求学会用理论知识解决实际问题。
(3)灵活掌握部分74LS系列集成电路的使用。
(4)掌握Multisim仿真软件的应用。
(5)掌握常用元器件的识别与测量。
(6)了解实际电路调试和解决问题的基本方法。
三、总体方案设计
用定时器分别产生三个时间间隔后,向控制器发出“时间已到”的信号,控制器根据定时器的信号,决定是否进行状态转换。
如果肯定,则控制器发出状态转换信号ST,定时器开始清零,准备重新计时。
交通灯控制器的控制过程分为四个阶段,对应的输出有四种状态,分别用S0、S1、S2、S3表示。
S0状态:
主干道绿灯亮,支干道红灯亮,此时主干道允许车辆通行,主干道禁止车辆通行。
当主干道绿灯亮够规定的时间后,控制器发出状态转换信号,系统进入下一个状态。
S1状态:
主干道黄灯亮,主干道红灯亮,此时主干道允许超过停车线的车辆继续通行,而未超过停车线的车辆禁止通行,支干道禁止车辆通行。
当主干道黄灯亮够规定时间后,控制器发出状态转换信号,系统进入下一个状态。
S2状态:
主干道红灯亮,支干道绿灯亮。
此时主干道禁止车辆通行,支干道允许车辆通行,当支干道绿灯亮够规定时间后,控制器发出状态转换信号,系统进入下一个状态。
S3状态:
支干道红灯亮,支干道黄灯亮。
此时主干道禁止车辆通行,支干道允许超过停车线的车辆通行,而未超过停车线的车辆禁止通行。
当支干道红灯亮够规定的时间后,控制器发出状态转换信号,系统进入下一个状态------S0状态。
态序
主干道
支干道
时间
s0
绿灯
红灯
45s
s1
黄灯
5s
s2
25s
s3
交通灯状态转移图
交通信号灯控制器序表
四、电路设计
电路设计分成三部分
1、用一个模四计数器通过一个3-8译码器,引出四个控制信号,分别控制信号灯的亮灭的四个状态。
2、用两片74ls192做计数模块,接成减法计数,当两片同时为0时置数,此置数信号为模四计数器提供时钟。
个位片置5,十位片置0或2或4,由3-8译码器的输出端控制。
3、检测信号经过一个异或门,控制2-4译码器的工作端。
该信号再跟检测信号分别经过与门,直接控制信号灯。
电路原理图
各部分电路设计:
(1)信号灯实现模块:
(2)秒计数器模块
(3)状态转移控制模块
(4)信号检测模块
(5)电路仿真图
元器件清单:
原件名称
个数
数字电路实验箱
1个
74LS192N
2个
74LS163N
74LS138N
74LS20N
74LS08N
74LS04N
LED发光二极管
6个
五、仿真结果及分析
(一)、仿真过程
(1)在Multisim中按照设计好的电路图连线;
(2)分模块进行仿真,观察状态是否正确;
(3)整合所有模块进行整体仿真,观察状态;
(4)切换开关的高低电平,查看状态是否正确;
(5)完成仿真。
(二)、仿真结果
1主路绿灯,支路红灯,主路放行45秒倒计时。
2、主路黄灯,支路红灯,黄灯五秒倒计时。
3,主路红灯,支路绿灯,支路放行25秒倒计时。
4主路红灯,支路黄灯,五秒倒计时。
(三)、仿真中遇到的问题
(1)不清楚个别引脚功能问题;
(2)相互之间的控制问题;
(3)用开关控制状态的问题;
(4)连线过程中的布局问题。
(5)192的借位输出问题。
六、验证结果及分析
1、实验室实验操作步骤
(1)交元件清单,领取元器件。
(2)测试元器件功能是否正确。
(3)按仿真原理图进行连线。
(4)测试测试电路的功能是否正确,若不正确,检查错误;
若功能状态正确,记录实验状态。
2、操作中的问题
(1)连接线及芯片的测试问题。
(2)由于连线过多,连线时需仔细而耐心。
(3)实际测试功能状态的问题等
七、实验总结
本次试验,我们只是做好了仿真,实验验证并没有出来,验证74ls192的功能就花费了好久,为了找到一个没有坏的芯片,我们也是花费了好久,所以到下午才开始连接电路,但最后都没有成功,我觉得我们的问题主要出在没有将74ls192的功能完全了解,所以花费了好久,到最后都没有时间检查接下来的电路,所以到最后我们都没有把电路搭出来,第二天考试可能也有一些影响,但最主要还是没有把心态放好,精心去连电路。
但这次实验还是有很大收获的。
不仅通过实验巩固自己所学,更锻炼自己的动手能力和团队合作能力。
让我更加深入的了解数字电路逻辑设计这门课,更加熟练的运用Multisim这个软件。
八、参考文献
【1】《电子技术试验、实训及课程设计》清华大学出版社范立楠、张明、刘洋、吴琼编著
【2】《数字电路设计、仿真、测试》华中科技大学出版社佘新平
【3】《数字电路实验与EDA技术》东南大学出版社郭永点
【4】《数字电子技术试验与实践》电子工业出版社吴慎山
【5】《数字电路硬件设计实践》高等教育出版社贾秀美、张文爱、武培雄