电子课程设计-交通灯.doc

模拟电子技术课程设计

学 院： 电气与信息工程学院
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目录
一.设计要求 3
二.设计的作用、目的 3
三．设计的基本实现 3
1.系统概述 3
2.单元电路的设计与分析 4
3.电路的安装与调试 6
四．心得体会、存在的问题和进一步改进 7
存在的问题1： 9
存在的问题2： 9
存在的问题3： 9
五．附录 10
表2 元器件明细表 10
附图2 12
实物图 13
六．参考文献 13

简易交通灯控制逻辑电路设计报告
一.设计要求
(1)东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮,时间15s。
(2)东西方向与南北方向黄灯亮,时间5s。
(3) 南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮,时间l0s。
(4) 如果发生紧急事件,可以手动控制四个方向红灯全亮。
二.设计的作用、目的
设计一个交通灯控制器，由一条主干道（东西道）和一条支干道（南北道）汇 合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。  
主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行15秒，支干道每次放行10秒，还有5秒的黄灯时间作为过度，让行驶中的车辆停在禁行线以外。
通过对交通灯的设计，加深对555定时器构建电路的理解，掌握基本电路在实际生活中的应用。
三．设计的基本实现
1.系统概述
因为信号灯的工作状态循环不变，故可以才用扭环形计数器将单位时间脉冲按分配来实现，根据要求，可以采用n=6的扭环形计数器。扭环形计数器可以由3个74LS-双D触发器组成。
系统由脉冲信号发生器、定时器、控制器、信号灯显示器五大部分组成。其中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定时信号，使相应的LED灯发光。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。

2.单元电路的设计与分析

图1 扭环形计数器及其译码电路
译码电路：在状态表1可以得出a=Q5*/Q1，b=Q1，c=/Q5*/Q1,d=/Q5,
e=Q5*/Q1，f=Q5*Q1。
根据上述可以画出译码电路，如图1所示。
时钟电路：时钟电路的任务是产生一系列单位时间脉冲。产生脉冲的震荡电路有多种，有RC震荡电路，有CMOS器件，集成放大元件，晶体震荡元件等构成的震荡电路，还有定时元件构成的震荡电路。
这里的单位时间是黄灯点亮的时间，2.5s左右最合适，像这样的低频脉冲，可采用555定时器电路产生，讲定时器莲姐成多谐震荡电路，它的输出是周期性矩形波，其频率与外接元件参数有关，为:f=1.43/[（R1+2R2）C]，2.5s的信号频率为0.4Hz，取C=10uF，R1=175KOhm，R2=100K Ohm可满足要求。

表1 扭环形计数器的工作状态

CP
/Q6
Q6
Q5
Q4
Q3
Q2
Q1
/Q1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
1
0
2
1
0
0
0
0
1
1
0
3
1
0
0
0
1
1
1
0
4
1
0
0
1
1
1
1
0
5
1
0
1
1
1
1
1
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6
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1
1
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0
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10
0
1
1
0
0
0
0
1
11
0
1
0
0
0
0
0
1

图2 多谐震荡电路
3.电路的安装与调试
技术问题1.面包板的接口相互之间是怎么样的?
通过万用表测量。把万用表打开，旋钮旋到欧姆 。从面包板接口接出两个需要测试的点，用万用表的两根线与其连接，观察示数。如果示数为0或者接近，那么两个点是同一根线上的。反之，就不是同一根线上的。
技术问题2.在紧急事件时，怎么样手动控制四个红灯全亮？
我们可以从电压正极连接出两根线，它们连到两个不相干的开关上，开关其它的一端接到4个红灯上。当出现事故时，可以把开关打开，四个红灯亮。
技术问题3.当打开紧急开关时，由于4个红灯与电源直接连接，怎么解决电压问题？
可以在电源与开关之间串连一个0-1kohm的滑动变阻器，作为保护电阻。并且在打开开关时，把滑动变阻器滑到最大电阻的位置。

四．心得体会、存在的问题和进一步改进
学生1：通过本次课程设计，我深深的体会到了作为一个工程师的艰难，我还只是在前人的基础上进行修改，并没有自己去设计。从这一次我知道，即使看起来简单的东西，也是需要努力、认真的。同时，必须考虑到问题的任何一个细节，否则最后也将是功败垂成。我们选这个课程设计（简易交通灯的设计），因为在实际生活中能常常看到，并且在上个学期做过这个数电的实验，自己感觉有那么一点基础，可能做起来更加舒适，毕竟以前没做过。
原理图设计：当我们选取了这样一个题目，我们就开始收集相关的各种资料，对题目有个大致的了解，规划一下设计的任务将要完成哪些功能。然后就具体的每一项功能应该怎样具体的设计，例如用什么方法完成这一功能，这种想法是否合理，比较使用哪个芯片来完成这项功能。经过长时间的查阅资料、思索、推敲，最后定出了这次设计的原理图。
确定原理图之后，在ewb上做好仿真，与实验所需的要求进行比较，多余的删除，少了的改进。
然后买好面包板，在连接线路前，对面包板进行检查。没问题了之后，接下来就是真正的硬件连接调试了。程序既然已经在仿真的软件上通过认证，如果连接上硬件不好使的话，说明在硬件上某个部分存在一定的问题。可能是我们的运气好，还是比较心细。调试时，交通灯和仿真是一样的，个人来说比较爽。因为，同学们调试时一般都会有问题。
最后了老师所要求的那些都实现了，只是这个设计还能更加的完善，自己感到遗憾。
通过这次课程设计，感觉自己平时学的东西还是太少，没有更好的完成这次的任务。但从中还是学习到了不少东西，使我受益匪浅。这次课程设计中犯下了不少错误，以后我会接受这些教训，同时把这些教训转换为经验应用到以后的此类设计中。最后，衷心感谢在课程设计期间老师对我们的无私帮助，还要感谢和我同组的合作者，以及所有帮助过我的同学。

学生2：通过这次的课程设计，我发现了自己的很多不足，找出了在模拟电路和数字电路知识上的很多漏洞，也看到了自己的在动手实践方面还缺乏经验，理论联系实际的能力还急需提高。在课程设计过程中，光有理论知识是不够的，还必须懂一些实践中的知识。 
刚开始的时候，我们就分配好了各自的任务，然后我们积极查询相关资料，并且经常聚在一起讨论各个方案的可行性；最后我们设计电路图，焊接电路板，检修线路，调试电路。
在课程设计中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让两个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败，团结协作是我们成功的一项非常重要的保证，而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。本次课程设计也巩固和加深了我对电子线路基本知识和理解，增强了根据课程需要选学参考资料，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。然后深入研究，提出方案，对比后得出最终的可行方案。同时我也初步学习到了关于课程设计的基本方法、步骤和撰写设计论文的格式。 
为完成这次课程设计，我们两个人确实很辛苦，大部分课余时间都花在了这件事情上，但是很遗憾我们没能完成得十全十美。最后要谢谢老师给我们的指导以跟我一组的同学互相帮助才能把这个课设做出来。

存在的问题1：设计电路没有数码管部分，如果要测量每个灯发光时间，只能通过秒表估读。（见附图1）
存在的问题2：在紧急事件时，把连接红灯的两个开关打开，可以让红灯亮，但是其他灯还是在继续工作。（见附图2）
存在的问题3：如果在其他灯上按上一个开关，当紧急事件时，我们可以控制其他灯的运行与关闭。（见附图1）
进一步的改进1：修改设计电路，向其中设计一个数码管，让实验结果更加清楚。
进一步改进2：有没有一种开关，开关的原理是在这个开关可以同时控制几个开关的打开与关闭。因为根据设计电路，开关数量有5个，在实际操作中不方便。（见附图1）
进一步改进3：看其他同学做的，控制紧急事件是采用JK触发器，我们这个设计电路也可以采用吗。

五．附录
表2 元器件明细表

序号
名称
型号与规格
数量

1
面包板

2块
2
电源
5V
1个

3
万用表

1只

4
555计时器

1块

5
74LS74

3块

6
74LS08

1块

7
电阻
175千欧姆、100千欧姆

10微法、
0.01微法
2个

8
电容
2个

9
导线

若干

10
LED灯
红、黄、绿灯每样4个
12个

11
开关

若干

附图2

实物图1 实物图2

六．参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社
[2]孙梅生,李美莺,徐振英. 电子技术基础课程设计[M]. 北京:高等教育出版社
[3]梁宗善.电子技术基础课程设计[M]. 武汉:华中理工大学出版社
[4]张玉璞,李庆常.电子技术课程设计[M]. 北京:北京理工大学出版社
[5]谢自美.电子线路设计·实验·测试(第二版)[M].武汉:华中科技大学出版社