交通灯控制.docx
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交通灯控制
2012~2013学年第一学期
《DSP原理及应用》
课程设计报告
题目：
交通灯控制
班级：
09电子信息
（2）
姓名：
指导教师：
周珍艮
电气工程系
2012年11月
《数字系统设计》任务书
课题名称
数字竞赛抢答器
指导教师
周珍艮
执行时间
2012~2013学年第一学期第周
学生姓名
学号
承担任务
评分
系统方案设计及协调
硬件电路设计（DSP部分）
硬件电路设计（单片机部分）
软件设计（C语言部分）
软件设计（MATLAB语言部分）
论文撰写
设计
要求
1、能够正确的模拟交通灯，能响应硬件中断和定时中断。
2、用定时器定时时，用I/O口控制红绿黄的开关，用硬件外部中断模拟急救车的到达。
3、有急救车到达时，两向都为红，以便让急救车通过。
急救车通过后，交通灯恢复硬件前的状态。
4、本实验以触发开关为中断申请，表示有急救车通过。
5、撰写符合学校要求的课程设计说明书
摘要
随着社会的发展，城市规模的不断扩大，城市交通成为制约城市发展的一大因素。
大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调，多值化方向发展。
随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注，本设计也正是基于实际应用的基础之上抽象出来的，仅是对实际应用的模拟
在车水马龙的都市，当交通干道不便于挖掘地下通道或架设天桥的时候，为了穿越马路行人的安全，需要在指定的人行横道两端设置人行道口的的红绿灯。
交通灯控制工艺：
南北、东西向的十字路口，均设有红、黄、绿三只信号灯。
S三只灯依一定的时序循环往复工作.通信号灯的控制是一个典型的时序控制图，其梯形图设计关键是各灯（Y0~Y5）状态变化的“时间点”表示出来、时间的精确计算用定时器实现，用定时器定时时，用I/O口控制红绿灯的开关，用硬件外部中断模拟急救车的到达。
关键词：
交通灯控制定时器硬件外部中断
目录
《DSP原理及应用》1
课程设计报告1
摘要I
目录III
第1章交通灯设计的原理1
第2章单元电路设计3
3.5自动与手动控制电路6
第3章调试与检测7
3.1.1调试方法7
3.1.2调试步骤8
3.1.3调试后的结果8
3.1.4调试中的故障及解决办法8
3.2检测9
总结9
参考文献11
附录12
第1章交通灯设计的原理
［标题1，四号，黑体，居中］
根据实验要求，交通灯按照时间设定变换工作状态，其中黄灯为闪烁发光。
1.时基电路：
选用NE555定时器组成的多谐振荡器可以产生所需频率的脉冲。
2.计数译码显示电路：
选用可置数的8421BCD码十进制计数器，这里选用74LS192，另加74LS48译码器及共阴极LED数码管。
3.时序控制电路：
采用移位寄存器74LS164，接成扭环形计数器。
4.分频电路：
利用74LS74对秒脉冲进行分频，即可得到单位时间脉冲，控制各灯亮的时间。
5．硬件外部中断：
用硬件外部中断模拟急救车的到达，当急救车到达时，两向为全红。
图一、方案设计结构框图
图二、PROTEUS仿真图
［正文字号小四，图形的图号及标题为五号，图形中的文字为五号或小五号］
【图形在WORD中用绘图绘制，最好用VISIO绘制】
【中文字体为宋体四号，英文及数字用TimesNewRoman，字间距为1.5倍】
第2章单元电路设计
2.1、脉冲电路的设计
图三、脉冲输出电路PROTEUS仿真图
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC/3，A2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器A2的输出为1，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。
555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.9.1和图2.9.2所示。
它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC/3，A2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器A2的输出为1，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。
参数选择如下：
R1=68K，R2=15K,，C=10uF
输出信号的时间参数是：
T=
=0.7（R1+R2）C
=0.7R2C
其中，
为VC由
上升到
所需的时间，
为电容C放电所需的时间。
2.2计数译码显示电路
图四、计数译码显示电路PROTEUS仿真图
由功能要求可知，需选用可予置数的可逆8421BCD码十进制计数器，这里选用74LS192，通过74LS48译码器及共阴极LED数码管。
3.3分频电路
图五、分频电路PROTEUS仿真图
十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为5:
1:
6所以若选4秒为一时间单位，则计数器每四秒输出一个脉冲。
这里选用74LS74组成。
3.4时序控制电路
图六、时序控制电路PROTEUS仿真图
由74LS164组成扭环形计数器，对单位时间t进行计数，经反相器组成的译码器输出，分别控制东西、南北各灯，其中黄灯为闪烁亮。
各方向各灯的控制信号是由计数器输出Q0~Q7取值关系的真值表（设灯亮为1，否则为0），求出简化以后的逻辑表达式，用译码器或者门电路实现。
显示时间的控制信号，由南北方向的黄灯控制信号控制东西方向的绿灯时间计数器，东西方向的黄灯信号控制南北方向的绿灯时间计数器
3.5自动与手动控制电路
图七、自动与手动控制电路PROTEUS仿真图
由与非门组成的基本RS触发器（又称抖动开关）作为手动开关信号，主要是便于电路调试。
自动控制由秒信号产生电路（555组成）的输出经四分频形成单位时间t。
若改变t，只需改变分频级数。
若时间要求精确，可用晶体振荡器加以分频而得到秒信号。
3.6硬件外部电路
图八、硬件外部中断电路
硬件外部中断一般是指由计算机外设发出的中断请求，如：
键盘中断、打印机中断、定时器中断等。
外部中断是可以屏蔽的中断，也就是说，利用中断控制器可以屏蔽这些外部设备的中断请求。
第3章调试与检测
3.1检测
由于电子电路设计要考虑很多因素，加之元器件性能的分散，以及许多人为因素的影响，一个组装好的电子电路不可能不经过调试即可满足要求。
任何电子电路都必须经过认真细致的调试，才能获得满意的性能要求。
在这个过程中用的最重要的仪器就是万用表
3.1.1调试方法
电子电路调试方法有两种：
分块调试和整体调试
（1）分块调试法
分块调试是把总体电路按功能分成几个模块，对每个模块分别进行调试。
模块调试的顺序最好按信号的流向，一块一块进行，逐步扩大调试范围，最后完成总调。
实施分块调试有两种方法一种边安装边调试；另一种是总体电路一次组装完毕后再分块调试。
分块调试的优点：
问题出现范围小，可及时发现，易于解决。
（2）整体调试
此种方法是把整个电路组装完毕后，不进行分块调试，实行一次性总调。
3.1.2调试步骤
（1）检查电路
对照电路图认真检查电路，首先查看电源是否接错或与地短接，然后检查各芯片是否安装牢固，最后对照电路图认真查看各芯片的管脚是否接错、漏接或出现多接线的现象。
（2）接通电源观察
在做好第一步的基础上进行下一步。
接通电源，如果出现异常现象立即关闭电源，按第一步重新检查电路对出现事故的电路部分进行着重的检查，直至发现并排除错误。
（3）工作开关断开的情况下的调试
当第二步完成后，在断开开关的情况下用一个发光二极管检测脉冲信号的输出，各芯片的初始输出是否正确，如果存在问题，查找出原因并解决。
（4）工作开关闭合的情况下的调试
闭合工作开关，观察显示结果是否正确，如果存在问题继续调试。
调试结束后观察调试后的结果是否符合设计要求。
3.1.3调试后的结果
各部分电路正常的工作。
打开电源开关，各信号灯按设定规律发光，数码管显示数字，并且时间基本显示正确。
3.1.4调试中的故障及解决办法
由于电路中的芯片、插线、面包板的质量、接触等都存在一定的问题，故调试中出现问题是不可避免的。
调试过程中，发现以下问题：
1.数码管显示数字，但固定不变，不能测量。
原因是74LS192的管脚接错。
我们重新安装了计时电路。
2.数码管经常显示异常，某一段不显示或整个不亮，经过万用表检查，接线并没有错处，不经意间发现如果不小心碰到哪根线数码管会再次恢复正常，更换相应导线并确定数码管接触良好后再次打开电源，则数码管显示正常。
3.信号灯闪烁时间不对，时间过长或过短。
原因是555计时器电路中电阻接错了，我们重接以后，电路正常工作。
3.2检测
接通电源，看信号灯的闪烁情况及数码管显示情况，根据所出现的异常，每根导线的检测，再将相关的芯片检测。
总结
【本部分主要总结所采用的技术方案，达到的结果，以后要改进的地方等】
通过本次课程设计学习交通灯电路的设计与制作，让我有很多感受和体会，深切的感受到了电子技术在日常生活中的广泛应用，更加理解理论联系实际的意义，为以后的工作、学习奠定了基础。
本次课程设计中主要还是通过查阅课本、图书馆相关资料并上网查有关芯片的引脚图才得以顺利完成。
虽然设计出了电路，通过PROTEUS仿真成功，但还是有许多的不足之处。
比如数码管显示电路可以再简化一些，只用两个数码管即可模拟，从而节省开支。
设计过程中不仅要参考书本上知识，还要有些自己的东西加进去，由于本次是分组完成的，可以在小组内讨论，集思广益，收集好的建议完成作品，更体会到了群体的力量。
设计出电路以后可以考虑从另一个方面着手再设计一个方案，看可行性如何，尽可能的将各种方案的优点集中到一个方案上来。
完成了本次课程设计，有种如释重负的感觉，同时也感到一点点自豪，可以用学到的知识完成一个看似平常但却包含很多知识的器件，大大提高了学习电子技术的积极性。
这不仅仅是个人的成功，也是我们小组的成功，大家的功劳，享受到了团队精神带来的快乐。
以后的学习生活中，大家更要相互帮助、学习，集思才能广益，才能创作出好的作品。
希望以后会有更多的让自己动手实践的机会来提高自己的实践能力。
同时，在平时要要求自己多看书，多查阅相关资料，完备自己的知识体系，相信在以后的实践活动中会做出更好的作品。
参考文献
[1]李心合.知识经济对传统会计的挑战[J].财经研究,1998.12
[2]刘朝英,宋哲英,宋雪玲.MATLAB在模糊控制系统中的应用[J].计算机仿真,2001.18
[3]辛希孟.信息技术与信息服务国际研讨会论文集：
A集［C］.北京：
中国社会科学出版社，1994.5
[4]冯西桥.核反应堆压力管道与压力容器的LBB分析［R］.北京：
清华大学核能技术设计研究院，1997.
[5]郭路.XML数据传输的安全加密［EB/OL］./xml/xmlb2b/index5.shtml,2001-06-04/2001-10-04.
附录
［此部分可以没有］
答辩记录及评分表
课题名称
数字竞赛抢答器
答辩教师（职称）
周珍艮（副教授）
答辩时间
2012～2013学年第一学期第周
答
辩
评
语
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