交通灯设计报告书

1、湖南工程学院课 程 设 计课程名称 数字电子技术 课题名称 十字路口交通管理器设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气1291班 学 号 9 姓 名 张 伟 剑 指导教师 郭 照 南 2014年 04月 16日湖南工程学院课程设计任务书课程名称： 数字电子技术题 目：十字路口交通管理器设计（A）专业班级： 电气1291 班学生姓名：张伟剑 学号：19指导老师： 郭照南审 批：任务书下达日期 2014年 04 月 07日星期一设计完成日期 2014年 04 月 18 日星期五目录一、 设计内容和设计要求。 1、 设计内容 4页2、 设计总体思路，基本原理和框图 5页3、 单元电路设计（各单

2、元电路图） 6页4、 总电路设计（总电路图） 10页二、 电路的安装与调试，以及故障分析和电路改进。1、 电路的安装与调试 11页2、 故障分析和电路改进 12页三、 总结和分析调试体会。 13页四、 附录（元器件清单以及引脚图等）。 14页五、 参考文献。 16页六、 课程设计评分表。 17页设计内容与设计要求一、设计内容：自选元器件设计制作一个十字路口交通管理器。该管理器控制甲、乙两道的红、黄、绿三色灯，指挥车辆和行人安全通过。交通管理器示意图如图所示:图中R1、Y1、G1是甲道红、黄、 绿灯；R2、Y2、G2是乙道红、黄、绿灯。3个定时器分别确定甲道和乙道通行时间t3、t1以及公共停车（

3、黄灯亮）时间t2。具体设计要求如下：1、用四位数码显示器分别显示甲乙两道通行、禁止与等待时 2、交通灯控制器工作流程如下：甲道通行（乙道禁止）40S公共停车（黄灯亮）5S乙道通行（甲道禁止）25S公共停车（黄灯亮）5S甲道通行（乙道禁止）40S二、设计要求： 1. 设计总体思路，基本原理和框图。十字路口交通管理器可以自动控制交通灯，以倒计时的方式计时。在这次实验中我们采用了基本的数字芯片，发光二极管和数码管等各种元器件，并通过数电的知识，来实现这样的要求。其中用数码管显示时间，用发光二极管来模拟交通灯，用各种芯片来实现复杂的逻辑电路。交通灯的亮灭为以下四步骤： 甲绿乙红（40s）甲黄乙黄（5s

4、）甲红乙黄（25s）甲黄乙黄（5s） 用2片160计数来进行主控，通过给予周期性的一秒时钟信号，先经过40S的步骤一，进入40S定时器1的单元电路；再经过5S的步骤二,进入5S定时器3的单元电路；以及25S的步骤三，进入25S定时器2的单元电路；和5S的步骤四，进入5S定时器3的单元电路，从而形成四步骤的循环计数主控电路。电路设计方案框图产生周期为一秒的时钟信号提供脉冲 两片160实现十进制计数，控制数码管倒计时显示，并为控制器部分提供脉冲主控6片192实现3个定时器的倒计时功能分段通过逻辑门电路分别控制发光二极管的3种显示状态2. 单元电路设计（各单元电路图）。 主控电路：包括2片160，若

5、干逻辑门，以及交通灯的控制。 定时器1的40S单元电路：通过2片192芯片，进行40进制的减法运算，并用数码管显示时间，此时甲道路呈绿灯状态，乙道路呈红灯状态。定时器2的25S单元电路：通过2片192芯片，进行25进制的减法运算，并用数码管显示时间，此时甲道路呈红灯状态，乙道路呈绿灯状态。定时器3的05S单元电路：通过2片192芯片，进行05进制的减法运算，并用数码管显示时间，此时甲道路呈黄灯状态，乙道路呈黄灯状态。3.总电路设计（总电路图）。 总电路由主控电路以及3个单元电路组成。此电路经过软件仿真，显示输出结果正确无误。 十字路口交通管理器总电路电路的安装与调试，以及故障分析和电路改进 一

6、、电路的安装、调试步骤。电路按照模块化搭接1首先搭接驱动部分秒脉冲源，搭接完成后，测量此脉冲源周期是否为1s左右，是即为正确。2然后搭接主控电路部分，由2片160芯片，发光二极管和若干逻辑门组成，搭接完成后，在两输出端接数码管，秒脉冲源给予时钟信号，观察数码管的时间显示是否与预期相符。3去掉测试数码管，开始搭接红绿灯显示部分，搭接完成后，由秒脉冲源为主控电路提供时钟信号，控制部分输出接入红绿灯显示部分，观察红绿灯显示是否于预期相同；4. 最后搭接3个定时器的部分电路，搭接完成后，192的数据置入端先接入任意测试数据，由秒脉冲源提供时钟信号，观察倒计循环显示是否符合所输入的数据。5. 按照经过仿

7、真的电路图，将几个模块搭接在一起，观察显示是否正确，调试电路。二、故障分析和电路改进。由于是模块化组装搭接电路，所以调试各模块电路不是很复杂，出现故障后可以及时排查，并且很快找到故障位置，通过测量相关芯片的各引脚电位和其相对应的功能，出现异常后，排查接触是否良好，输入是否正确，或者线是否接错位置，这样能够很快的解决问题。 在这次的试验中，起先是模块化连接电路，也用了多个二极管来做测试，但是最终出现的问题是：整体电路连接好了之后，电路结果却未像所期望的出来。然后自己就不停的测试看哪个地方接错了，或者漏线了。于是我先检查了2片160还会按照以前的那几个状态循环吗？这个是好的，接着再看看其所连接的1

8、92的定时器电路是不是倒计时，如果是好的，接着看红绿灯的变化情况。如果这些是好的，再可以逻辑门芯片是否正常工作，如果答案是好的，那么就直接看数码管的显示是否与他的计数符合。排故了很久，最终发现原因是电路的连线问题，有时候会因为你的电路线接的不够紧，牢使得数码管的显示因为你不小心碰了一下板子而改变，或者是线接错位置，导致电路无法像正常时那样运行。总结和分析调试体会本次课程设计集纸上设计，软件仿真，电路搭接于一体，是实践和理论的一次完美结合。我们这组的课题是：十字路口交通管理器。记得在刚开始设计电路时，我是用2片160形成四个步骤的循环计数主控功能，但发现定时器的时间总是和正常的时间有1秒左右的误

9、差，后来经过反复测试，得出了是没有考虑到各个芯片置数的有效时间和先后关系，这样设计出的电路与预期状态有个一秒的差距。经过和本组同学的相互交流和详细讨论，通过对交通灯的每个工作周期和工作状态的详细研究，认识到了我们在使用160进行总控时，需要把时间段重新分配一下，恰好做到当上个定时器结束工作时，下个定时器正好开始工作。然后再是连接实际的电路，包括由6片192组成的3个定时器电路，交通灯电路和主控电路。在试验箱上安装芯片一直到接线完成的过程中，出现了很多问题，其中最常见的问题就是线接错了，或者漏线了，这会导致部分电路甚至整个电路都无法正常工作。所以在接线时一定要按照步骤一步一步来，切勿急躁，良好的

10、接线技巧会让自己高效率的完成电路接线。在调试过程中，一旦有故障，不能着急乱搞，良好的排故方法显得尤为重要。刚开始就是因为自己的生疏和技巧掌握不娴熟，总是排不出故障，后来知道方法后耐心的一步一步排故，很快就能找出哪个地方出现了问题，并给予解决。这次接线调试过程中，让我深深的体会到了排故的重要性。总得来说，经过这两周的课程设计，不仅加深了对数字电路理论的理解，更提高了动手实践能力，在掌握了其仿真软件的基本使用方法后，更重要的是熟悉了对该类电路的实际检测能力。这种实践和理论相结合的实习让自己收获颇多，十分感谢学校提供了这么一次宝贵的实习机会，同时也十分感谢这两周以来老师的耐心教导。附录（元器件清单以及引脚图等）1. 直流稳压电源、信号源等仪器；2. 数字电子综合实验箱。3数电芯片：74LS00芯片2个，74LS02芯片1个，74LS04芯片2个，74LS08芯片2个，74LS32芯片2个，74LS160芯片2个，74LS192芯片6个。 74LS160引脚图：74ls192引脚图：电路插线图：参 考 文 献电子技术与EDA技术课程设计郭照南主编电子技术课程设计指导 彭介华 主编电子线路设计、实验、测试 谢自美主编 项 目评 价优良中及格差设计方案的合理性与创造性软件设计完成情况硬