交通灯控制电路设计说明

..XX经济学院信息工程学院项目实训报告实训项目名称：交通信号灯控制器设计项目实训时间：20XX3月4日至20XX4月12日实训指导专业〔方向：电子信息工程〔软件方向年级：2009级班级：姓名：学号：20XX4月8日项目实训须知一、安全第一。学生必须严格遵守国家政策法令及学校的有关规章制度,严格遵守实训考勤制度和劳动纪律,严格遵守工作规程。二、项目实训报告按实训的实际情况编写,着重工程项目的需求分析、工程结构图〔E-R图或拓扑图、设计实施、测试修改、总结收获等。三、项目实训报告的主体内容要求思路清晰,合乎逻辑,用语简洁准确；内容务求客观、科学,要尽量让事实和数据说话。凡是用简要的文字能够讲清楚的内容,应用文字陈述。用文字不容易说明白或说起来比较繁琐的,应用表或图来陈述。四、项目实训总结是实训过程的总体结论,主要回答"收获和体会是什么",是项目实训成果的归纳和总结,也包括指出项目的不足或待完善改进的地方。五、项目实训报告版面要求：字数不少于5000字。用Word排版及标准A4打印纸进行打印。页面上、下、右边距均为2.5厘米,左边距为3厘米。报告正文部分行间距为"1.5倍行距"。正文部分文字采用宋体、小四号,正文中一级标题采用宋体、四号、加粗,二级标题采用宋体、小四加粗,三级以后标题均采用宋体、小四。六、项目实训结束后需按要求上交本报告及完整的项目工程文件。七、项目实训成绩依据学生的实训表现、完成的工程项目质量、撰写报告等方面的综合情况,由指导教师进行成绩评定。成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格五级制评定。不参加实训的,或不按要求填写本报告的,项目实训成绩以不合格计。一、项目实训目的当今时代是一个自动化时代,交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。因此,一个好的交通灯控制系统,将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展,以及人工智能在控制技术方面的广泛运用,智能设备有了很大的发展,是现代科技发展的主流方向。EDA技术的一个重要特征就是使用硬件描述语言<HDL>来完成系统的设计文件,应用VHDL的数字电路实验降低了数字系统的设计难度,这在电子设计领域已得到设计者的广泛采用。本设计就是针对交通信号灯控制器的设计问题,提出了基于VHDL语言的交通信号灯系统的硬件实现方法。通过对系统进行结构分析,采用了层次化的设计方法,给出了各个模块的VHDL程序,并且利用MaxPlusⅡ对应用程序进行了仿真,并给出了相应的仿真结果。在用VHDL语言进行电路设计时,应充分认识到VHDL语言的特点,从设计思想、语句运用及描述方法上等多方面对电路进行优化设计。通过电路优化设计,可以使用规模更小的可编程逻辑芯片,从而降低系统成本。本课程设计是在学完EDA原理及课程之后综合利用所学EDA知识完成一个EDA应用系统设计并在实验室实现。该课程设计的主要任务是通过解决实际问题,巩固和加深"电子设计自动化应用技术"课程中所学的理论知识和实验能力,基本掌握基于VHDL语言应用电路的一般设计方法,提高电子电路的设计和实验能力。二、项目实训内容〔需求分析、E-R图或拓扑图、设计实施、测试修改等1、总体思路一般情况下十字路口东西方向和南北方向的车流量不同,所以为各方向分配的时间也不同。显然,分三步控制不能达到让各方向时间不同的目的,所以我们选择分四个步骤：<1>南北方向绿灯亮60秒,东西方向红灯亮60秒；<2>南北方向黄灯亮4秒,东西方向继续亮红4秒；<3>南北方向红灯亮30秒,东西方向绿灯亮30秒；<4>南北方向继续红灯,东西方向黄灯亮4秒。流程如下图所示：：：4s〔红灯60s〔红灯东西30s〔黄灯〔4s60s绿灯〔南北：：4s〔红灯60s〔红灯东西30s〔黄灯〔4s60s绿灯〔南北红灯红灯〔4s红灯红灯〔4s绿灯〔30s黄灯〔4s绿灯〔30s黄灯〔4s我们可以用两个十进制减法计数器做一个100进制以内的倒计时器,当计数到零时,发出一个借位信号给一个四进制步骤控制器,步骤控制器控制逻辑电路输出下一个时间给倒计时器的置数端,如此循环下去。同时,步骤控制器也控制交通灯的明暗。2、程序控制流程时间显示器时间显示器秒脉冲减法计数器秒脉冲减法计数器秒脉冲减法计数器秒脉冲减法计数器逻辑电路逻辑电路步骤控制器交通灯控制电路步骤控制器交通灯控制电路电路所用元件简介〔一74ls192十进制逆时计数器1、74ls192的引脚图：2、74ls192的功能表：它的主要功能为：①CPU为加计数时钟输入端,CPD为减计数时钟输入端。

②LD为预置输入控制端,异步预置。

③CR为复位输入端,高电平有效,异步清除。

④CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出,

⑤BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。〔二74ls02或非门1、74ls02的引脚图：2、74ls02的功能表74ls02引脚功能：实现2输入四或非门功能,常用于各种数字电路中〔三74ls04六非门1、74ls04的引脚图：2、74ls04的功能：74ls04是6非门<反相器>他的工作电压5V,他的内部含有6个coms,反相器的作用就是反相把1变成0。〔四74ls32四2输入或门1、74ls32的引脚图：2、74ls32的功能：74ls32是四2输入或门,常用在各种数字电路以及单片机系统中。

表达式为：Y=AB

引脚排列图管脚功能：左下1--1A,2--1B,3--1Y；4--2A,5--2B,6--2Y；7--GND；

右起：右上8--3Y,9--3A,10--3B；11--4Y,12--4A,

13--4B；14--VCC

其中A,B为输入端,Y为输出端,GND为电源负极,VCC为电源正极〔五74ls00四2输入与非门1、74ls00的注脚：2、74ls00的真值表：3、74ls00的功能：74LS00〔二输入与非、74LS02〔二输入或非、74LS04〔非、74LS08〔二输入与、74LS32〔二输入或在此不做介绍4、总电路设计总电路图如下交通灯控制电路译码器发出的高低电平信号,即为步骤信号,控制着交通灯的明灭。电路图如下所示：为了实现交通灯的闪烁功能,接入一个手动开关,即可在6-22点时间段输出高电平信号,在22-6点时间段输出低电平信号。该信号与译码器的红绿灯信号一起接到一个与门,起到开关的作用,6-22点允许译码器的信号通过,22-6点关闭信号灯。同时,该信号反相后与译码器的黄灯信号一起接到一个或门。6-22点为低电平信号,黄灯由译码器的信号控制；22-6点为高电平信号,黄灯一直工作,不论译码器是什么信号。而且,控制黄灯的信号和秒脉冲的信号接入一个与门后,即可实现黄灯闪烁的功能5、电路安装与调试<一>电路安装考虑到如果整体电路都安装好后在检查调试电路会很麻烦,而且比较难找出问题出在哪,所以我们分步安装调试检查。首先我们确认所有元器件都是完好的、芯片无引脚掉落并且工作正常,所有导线无损坏。<二>电路调试1、调试方法①通电观察把经过准确测量的元件接好电路。观察有无异常现象,包括有无冒烟,是否有异常气味,手摸器件是否发烫,电源是否有短路现象等。如果出项异常,应急时切掉电源,彻底排除故障后才能通电。然后测量各电路总电源电压和期间的引脚的点电压,以保证元器件的正常。②静态调试：在没有外加信号的条件下进行调试。本次课程设计主要是通过静态测试数字电路的各输入端和输出端的高低电平及其逻辑关系,可以即时发现已经损坏的元器件,判断电路工作情况,并及时调整电路参数,是电路工作状态符合设计要求。③动态调试动态调试是在静态调试的基础上进行。调试的方法是在电路的输入端接入适当的频率和幅值的信号,查看电路工作情况。6、故障分析与电路改进<一>常见的故障现象在本次课程设计中常见的故障现象：1、计数器不能正确计数；2、电路的延时现象使两个计数器不能同时工作；3、倒计时时间不正确；4、芯片与各接触点的接触不良问题；5、计数出现紊乱。<二>产生故障的原因故障产生的原因很多,情况也很复杂,有的是一种原因引起的简单故障,有的是多种原因相互作用引起的故障。本实验产生故障的原因主要有以下几种：1、定型芯片使用异端时间后出现故障,元器件损坏,连接线路是发生短路或断路〔接插件接触不良；2、新设计安装的电路来说,故障原因可能是,实际电路与设计的原理图不符；元器件使用不当或损坏,设计的电路本身就存在某些缺点,不满足技术要求,连线发生短路或断路现象等。3、仪器使用不正引起的故障；4、线路受内在、外在干扰。三、项目实训总结〔项目成果分析、收获及存在的不足六个星期的实训项目设计一眨眼就过去了。在这六个星期里,我们完成了从电路的单元构思到整体设计到后来的设计完成、软件仿真再到最后的安装调试的成功。虽然这期间我们经历了许多挫折和失败的探索,付出了很多时间和汗水,但最后我们成功了。心中的喜悦与成就感是不言而喻的。自己选实训项目课题的时候,一头雾水。因为有一段时间没接触数电了所以对所学的东西开始感到陌生,更何况本次课程设计综合性很强,要求我们发散思维设计电路。虽然老师讲解指导之后有点头绪了,但一开始我还是不知从何下手。从图书馆借阅资料后,我参考老师给我们的总体框图,先确定每个模块可能要用到哪些芯片然后熟悉它们的引脚和功能表。我渐渐地有了头绪：原来用我们学过的知识就都可以设计出各个模块,只要把每个模块设计好了然后连起来就基本完成了。在通用倒计时课题的设计中,我用两片74192十进制芯片完成了倒计时的循环计数,这部分并不难,只需注意进位的连接就可以了,这在数电实验中已经掌握了。而在延时电路这模块中我遇到许多困难,起初是毫无头绪,后来通过老师的指导知道,这模块虽然费时比较长,不过设计成功时是非常开心的,因为我觉得这模块是本课题一大难点。仿真成功后,在实际接线测试的过程中我们遇到了更多问题。故障产生的原因很多,情况也很复杂,有的是一种原因引起的简单故障,有的是多种原因相互作用引起的故障。比如说接线板部分区域损坏或接触不好、芯片损坏、导线老化、线路干扰、外界干扰而造成的显示数据紊乱不稳定,还有就是芯片管脚悬空并不一定是高电平等实际问