PAGE1綜述隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。交通控制系統(tǒng)是用于交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。數(shù)字信號在交通控制方面所占的比重也越來越重。通過以下簡易的交通燈電路的設(shè)計，可以清楚簡潔地了解數(shù)字電路的工作原理、設(shè)計方法以及運用。此外，可以通過數(shù)字電路的設(shè)計方面的知識，在次簡易交通燈電路上進行要求更高，使用更廣，難度更大的技術(shù)性方面的開拓性的研究和發(fā)展。此次實驗要求紅、綠、黃三種顏色按照在基本要求上單向循環(huán)，在提高要求上雙向循環(huán)。數(shù)字邏輯器件的發(fā)展日新月異，用戶可以半主動乃至全主動的投入到對芯片的設(shè)計和選擇中。且在計算機、電子、通信、自動化等信息學(xué)科中，數(shù)字邏輯技術(shù)是基礎(chǔ)。故本次實驗采用的是數(shù)字邏輯技術(shù)。1設(shè)計要求設(shè)計十字路口（東西—南北）交通指揮控制器，控制兩路口方向的紅、黃、綠三種交通燈。技術(shù)參數(shù)有：1.東西停，南北行——東西紅燈亮，南北綠燈亮60s2.東西停，南北轉(zhuǎn)行——東西紅燈亮，南北黃燈亮5s3.東西行，南北?！獤|西綠燈亮，南北紅燈亮30s2系統(tǒng)組成及工作原理2.1數(shù)碼管顯示部分圖2-1-1七段字符顯示器的邏輯圖圖2-1-2七段字符顯示器2.2利用晶體振蕩器產(chǎn)生秒脈沖信號源的電路設(shè)計利用CD4060、電阻及晶振連接成一個分頻——晶振電路.見下圖圖2-2晶振分頻電路2.3電源電路設(shè)計部分圖2-3電源電路設(shè)計圖220伏的交流電，經(jīng)過二極管整流，再經(jīng)過7805的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓得到5伏的直流電壓，且并聯(lián)一個大電容。由于有了大電容，對電路中的部分不穩(wěn)定或者部分小振幅、抖動起到削弱的作用，使其計數(shù)、顯示穩(wěn)定點。2.4倒數(shù)計時器部分的電路設(shè)計（1）對于倒數(shù)計時器部分，我們采用了4快74LS193加減計數(shù)器芯片，其中前面2塊74LS193芯片用來構(gòu)成60s倒計時，另外后面2塊用來構(gòu)成60s倒計時。我們所要做的關(guān)鍵問題就是如何讓60s倒計時器和60s倒計時器輪休工作，我們的設(shè)計思想如下。我們將兩種倒計時器的8個輸出都接在數(shù)碼管顯示部分，由于兩組芯片的的輸出接在一起，要用二極管的功能是讓不工作的芯片不影響工作的芯片電平。實現(xiàn)電平隔離。當(dāng)前一組工作時，后一組芯片的輸出都是低電平，如果沒有二極管就會導(dǎo)致輸出全部為低電平，不能實現(xiàn)計數(shù)的功能。無論在59倒數(shù)到00，還是59倒數(shù)到00，前一位總是00XX，都是低電平，所以可以不用二極管。如下圖所示。圖2-4-1倒數(shù)計時器部分電路設(shè)計（2）圖中，我們在倒數(shù)計時器的8個輸出端口引出8條線，60s倒計時器倒數(shù)結(jié)束的時候，這8個端口都將全部為低電平0，我們利用這一點，將這8個端口分別接上非門后再接一個8輸入與非門。每當(dāng)60s倒計時器倒數(shù)結(jié)束的時候都將通過這些非門和與非門向外輸出一個脈沖控制信號，我們利用這個脈沖信號來控制我們60s倒數(shù)計時器和60s倒數(shù)計時器的輪流工作。由于各種芯片產(chǎn)生壓降，所以在某些部位要用串聯(lián)電阻，再接上電源的方式使其電平正常，或者用電容接地的方法，使其電平正常。如圖中的R1C1。(3）接下來我們將用到一個D觸發(fā)器，通過將D與Q非端接起來，實現(xiàn)一個翻轉(zhuǎn)功能的D觸發(fā)器相當(dāng)于一個T'。將上面產(chǎn)生的脈沖控制信號接在這個D觸發(fā)器的時鐘接口，每當(dāng)脈沖控制信號來的時候，D觸發(fā)器的Q輸出端將翻轉(zhuǎn)一次。通過這樣的翻轉(zhuǎn)我們就可以具體控制60-60s倒計時器的輪流工作了。D觸發(fā)器連接如下圖所示圖2-4-2D觸發(fā)器（4）下面可以將上述的D觸發(fā)器的Q輸出端引出兩條線，一條與信號源脈沖一起接在一個與門的兩個輸入端，與門的輸出端加個非門后與60s倒計時器的計數(shù)端相連，用來控制它的計數(shù)與不計數(shù)。另一條用類似的方法也接在60s倒計時器的計數(shù)端。如圖所示圖2-4-3循環(huán)置數(shù)電路2.5控制脈沖產(chǎn)生部分的電路設(shè)計題記：我們將紅綠燈的控制和黃燈的控制分開來實現(xiàn)的，因此下面分為紅綠燈控制和黃燈控制兩個部分來具體說明，2.5.1紅綠燈控制脈沖圖2-5-1紅綠燈轉(zhuǎn)換電路圖如上圖所示，主干道的紅燈、綠燈和支干道的綠燈、紅燈是對應(yīng)同亮同滅的，主干道通60s，支干道通30s，因此當(dāng)60s倒數(shù)計時器工作時應(yīng)該是主干道的綠燈和支干道的紅燈在亮，當(dāng)綠燈60s倒數(shù)計時器停止工作而紅燈30s倒數(shù)計時器開始工作時則應(yīng)該是主干道的紅燈和支干道的綠燈在亮。如上圖所示，我們通過從兩個倒數(shù)計時器工作轉(zhuǎn)換的時候產(chǎn)生的脈沖信號來控制，脈沖信號連接在D觸發(fā)器（將其接成具有翻轉(zhuǎn)功能）的時鐘沿，每觸發(fā)一次D觸發(fā)器的Q輸出端將發(fā)生翻轉(zhuǎn)，為1或為0，直到下一次脈沖來到才會改變，將Q輸出端接按主紅支綠和主綠支紅的次序分別接起來，依此可以控制主支干道的紅綠燈，使其按照我們的需要亮或滅。2.5.2黃燈控制脈沖對于黃燈，由于其需要閃爍而且亮滅的時間與紅綠燈略有差別，因此我們將它單獨控制。如上圖，我們以主干道的黃燈控制為例進行說明，支干道的黃燈控制原理與主干道完全相同。在圖示的右半部分，所引出的8根線是從60s倒數(shù)計時器的8個輸出端引出的，我們需要對這個8個輸出端進行處理，時期產(chǎn)生一個使黃燈亮的開通脈沖和使黃燈滅掉的關(guān)斷脈沖，我們?nèi)?0s倒計時器倒數(shù)到6s和1s時分別為開通和關(guān)斷脈沖發(fā)生時間點，當(dāng)?shù)褂嫊r到6s時8個輸出端為00000110，如圖我們對0端接非門，然后全接在8輸入與非們，這樣就可以產(chǎn)生一個開通脈沖，將這個開通脈沖接到具有翻轉(zhuǎn)功能的D觸發(fā)器的時鐘端即可實現(xiàn)產(chǎn)生一個使黃燈亮的開通信號，此信號再與秒脈沖接在與們上，便可控制黃燈的閃爍與否了。當(dāng)?shù)箶?shù)計時器倒數(shù)到1s時，同樣的方法可以產(chǎn)生一個關(guān)斷脈沖，使黃燈停止閃爍。6s和1s剛好相差5s。這樣黃燈便實現(xiàn)了閃爍5s就滅掉的功能。之所以選6s和1s而不選5s和0s是因為電路中有延遲現(xiàn)象，取6s和1s的間隔剛好可以實現(xiàn)我們的需求，因此我們選取了6s和1s這兩個時刻作為我們的開通和關(guān)斷時間點。圖2-5-2黃燈控制3心得體會通過這次課程設(shè)計，加強了我動手、思考和解決問題的能力。在整個設(shè)計過程中，我通過這個方案包括設(shè)計了一套電路原理和電路連接圖，和芯片上的選擇。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里老想著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。我趁著做課程設(shè)計的同時也對課本知識有了鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠