课程设计报告 聂东东.docx
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课程设计报告聂东东
交通灯控制器设计报告
摘要:
红绿黄灯由被秒脉冲触发的四个JK触发器控制,倒计时电路由各个灯激发开始工作,秒脉冲接开关以实现手动控制功能。
关键词:
JK触发器,反馈,倒计时,控制器
1引言
设计项目的历史背景在今天,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。
但这一技术在19世纪就已出现了。
1858年,在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红,蓝两色的机械扳手式信号灯,用以指挥马车通行。
这是世界上最早的交通信号灯。
1868年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上,安装了世界上最早的煤气红绿灯。
它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成,红色表示“停止”,绿色表示“注意”。
1869年1月2日,煤气灯爆炸,使警察受伤,遂被取消。
1914年,电气启动的红绿灯出现在美国。
这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成,安装在纽约市5号大街的一座高塔上。
红灯亮表示“停止”,绿灯亮表示“通行”。
1918年,又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。
带控制的红绿灯,一种是把压力探测器安在地下,车辆一接近红灯便变为绿灯;另一种是用扩音器来启动红绿灯,司机遇红灯时按一下嗽叭,就使红灯变为绿灯。
红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时,它就能察觉到有人要过马路。
红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间,推迟汽车放行,以免发生交通事故。
信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。
1968年,联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。
绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。
左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。
红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。
黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。
2总体设计方案
整个电路分两个大结构,即倒计时部分和灯控制部分,倒计时部分有六个电路,两个5秒的倒计时,两个25秒的倒计时,还有两个30秒倒计时,分别有六个秒脉冲触发,控制减计数器来实现,灯控制部分电路由秒脉冲触发12进制的加计数器实现。
2.1设计思路
对倒计时电路,由灯控制其开关工作,灯亮则相应的倒计时开始进行,灯灭的相应的倒计时结束。
先要对其置数,然后倒计时进行到0后要恢复置数功能,然后等电路开始工作后进行下一轮的倒计时功能。
对灯控制电路,由脉冲源激励四个JK触发器构成的12进制加计数器进行加计数功能,在相应的脉冲段内相应的灯亮。
最后的手动控制功能,由一个二选一开关控制,一端为脉冲控制灯电路,另一端为电源控制灯电路,手动控制功能启动时,在开关作用下,脉冲激励电路断开,电源控制灯电路导通,灯亮,达到手动控制目的。
2.2总体设计框图
加计数器
总体设计框如图1所示:
3设计组成及原理分析
3.1控制电路工作原理与分析
3.1.1控制电路所用元器件
灯控制电路用到的元气件有JK触发器,脉冲信号发生器,集成芯片7401,7410,7400,7421,7427,7432,以及单刀双置开关等,倒计时电路主要由74192,七段译码管,脉冲发生器和几个常用门电路。
3.1.2控制电路工作原理
倒计时电路主要由74192控制,脉冲信号触发,完成倒计时功能。
交通灯控制电路由秒脉冲发生器,定时器,控制器和译码器等组成.在课程设计中,用开关代替手动控制路灯.要求绿灯亮放行25秒,黄灯亮警告5秒,然后红灯亮禁止30秒,然后绿灯亮.使两条路线交替的成为放行线和禁止线,便可实现交通控制。
特殊情况下能实现手动操作。
3.2交通灯控制电路图及工作原理
六个倒计时电路共三种,分别先要完成置数,再在脉冲信号的作用下完成倒计时工作,最后设置反馈电路完成停止倒计时的要求。
5秒倒计时的电路如图2所示。
图25秒倒计时
25秒倒计时电路图如图3。
图325秒倒计时
图430秒倒计时
30秒倒计时电路图如图4所示。
设控制器输出数据为Q3,Q2,Q1,Q0,东西红绿黄分别用R1,G1,H1表示,南北红绿黄用R2,G2,H2表示.以五秒一个单位,一个周期60秒,即12个单位,60秒内完成一个循环,一个单位5秒,所以要把秒脉冲的频率设置为0.2HZ。
.
真值表如表1
表1灯的真值表
Q3
Q2
Q1
Q0
G1
Y1
R1
G2
Y2
R2
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
1
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
续表:
0
1
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
由真值表可得各灯的卡诺图如表2、表3、表4、表5、表6、表7所示。
表2G1的真值表
G1
BA
DC
00
01
11
10
00
1
1
1
1
01
1
0
0
0
11
X
X
X
X
10
0
0
0
0
表3Y1的真值表
Y1
BA
DC
00
01
11
10
00
0
0
0
0
01
0
1
0
0
11
X
X
X
X
10
0
0
0
0
表4R1的真值表
R1
BA
DC
00
01
11
10
00
0
0
0
0
01
0
0
1
1
11
X
X
X
X
10
1
1
1
1
表5G2的真值表
G2
BA
DC
00
01
11
10
00
0
0
0
0
01
0
0
1
1
11
X
X
X
X
10
1
1
0
1
表6Y2的真值表
Y2
BA
DC
00
01
11
10
00
0
0
0
0
01
0
0
0
0
11
X
X
X
X
10
0
0
1
0
表7R2的真值表
R2
BA
DC
00
01
11
10
00
1
1
1
1
01
1
1
0
0
11
X
X
X
X
10
0
0
0
0
进而可得各灯的逻辑表达式:
G1=C’D’+A’B’D’
Y1=AB’CD’
R1=C’D+BCD’
G2=BCD’+A’C’D+B’C’D
Y2=ABC’D
R2=C’D’+B’D’
电路中用到的几个芯片的管脚排列如图5、图6所示。
图574LS76的管脚排列
图674LS192的管脚排列
由真值表即可得灯控制部分电路图,见附录。
4总结与体会
本学期课程设计以考试的形式,老师命题,学生选择老师的题目,选择相同题目的一个班中的同学就组队完成设计(包括设计总体方案、查资料,画电路等工作)。
趣味性强,同时也可以学到很多东西。
我们认为,在这学期的设计中,在收获知识的同时,还收获了阅历,收获了成熟,在此过程中,我们通过查找大量资料,请教老师,以及不懈的努力,不仅培养了独立思考、动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是,在设计中,我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的,真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。
之所以选择交通灯控制器的设计,一方面是因为其使用性极强,另一方面是因为自己对数字电路的热爱和兴趣。
期间,我们经历了几轮的大讨论,针对电路的实用性进行了一次又一次的改动,多次上图书馆查资料,上网找相关信息。
倾注了大量的新写和汗水,但是无论多苦多累,这些都是一种锻炼,一种知识的积累,能力的提高。
通过这次课程设计我们学会了自主创新,学会了化知识为实际,把理论运用于实践,理论知识是最基础东西,只有掌握了这些最基础的,才可以更进一步,取得更好的成绩。
很少有人会一步登天吧。
永不言弃才是最重要的。
而且,这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后,不管有多苦,我想我们都能变苦为乐,找寻有趣的事情,发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样,我们都可以在课程设计结束之后变的更加成熟,会面对需要面对的事情。
与队友的合作更是一件快乐的事情,只有彼此都付出,彼此都努力维护才能将作品做的更加完美。
而团队合作也是当今社会最提倡的。
曾经听过,MBA之所以最近不受欢迎就是因为欠缺团队合作的精神和技巧。
电压电流测量装置虽然结束了,也留下了很多遗憾,因为由于时间的紧缺和许多课业的繁忙,并没有做到最好,但是,最起码我们没有放弃,它是我们的骄傲!
相信以后我们会以更加积极地态度对待我们的学习、对待我们的生活。
我们的激情永远不会结束,相反,我们会更加努力,努力的去弥补自己的缺点,发展自己的优点,去充实自己,只有在了解了自己的长短之后,我们会更加珍惜拥有的,更加努力的去完善它,增进它。
只有不断的测试自己,挑战自己,才能拥有更多的成功和快乐!
Tous,happinessequalssuccess!
快乐至上,享受过程,而不是结果!
认真对待每一个实验,珍惜每一分一秒,学到最多的知识和方法,锻炼自己的能力,这个是我们在课程设计中学到的最重要的东西,也是以后都将受益匪浅的!
参考文献
[1]南新志,刘计训.数字电路实验教程(第三版)[M].山东:
山东大学出版社,1996.32~36
[2]康光华,邹寿斌等.电子技术基础数字部分(第五版)[M].北京:
高等教育出版社,2006.290~297
[3]方大千,朱丽宁.电子控制装置制作入门(第四版)[M].武汉:
国防工业出版社,1999.78~89
[4]刘修文.实用电子电路设计制作300例(第三版)[M].北京:
中国电力出版社,1996.152~160
[5]葛剑青.基础电工控制应用电路(第三版)[M].南京:
电子工业出版社,1992.45~52
[6]方亚敏,方大千.家庭电子小制作(第二版)[M].北京:
新时代出版社,1993.65~73
附录灯控制电路
河南科技学院机电学院
电子课程设计报告
题目:
交通灯控制器设计
专业班级:
电气工程及其自动化061
姓 名:
聂冬冬
时间:
2008.06.16~2008.06.27
指导教师:
苗青林宋长源田熙燕
完成日期:
2008年06月27日
交通灯控制器设计任务书
1.设计目的与要求
设计一个交通灯控制器,要认真并准确地理解有关要求,独立完成系统设计,在双干线的路口上,交通信号灯的变化按照下面假定进行计时:
(1)放行线,绿灯亮放行25秒,黄灯亮警告5秒,然后红灯亮禁止。
(2)禁止线,红灯亮禁止30秒,然后绿灯亮放行。
使两条路线交替的成为放行线和禁止线,便可实现交通控制。
(3)特殊情况下能实现手动操作。
2.设计内容
(1)画出电路原理图,正确使用逻辑关系;
(2)确定元器件及元件参数;
(3)进行电路模拟仿真;
(4)SCH文件生成与打印输出。
3.编写设计报告
写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有总结体会。
4.答辩
在规定时间内,完成叙述并回答问题。
目录
1引言…………………………………………………………………………………1
2总体设计方案………………………………………………………………………1
2.1设计思路………………………………………………………………………1
2.2总体设计框图…………………………………………………………………2
3设计组成及原理分析……………………………………………………2
3.1控制电路工作原理与分析…………………………………………………2
3.1.1控制电路所用元器件……………………………………………………2
3.1.2控制电路工作原理………………………………………………………2
3.2交通灯控制电路图及工作原理………………………………………………3
4总结与体会………………………………………………………………………7
参考文献……………………………………………………………………8
附录……………………………………………………………………………9
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- 课程设计报告 聂东东 课程设计 报告 东东