【正文】 ....................17 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題、原因分析及解決方法 ....................................................17 6 心得體會(huì) .......................................................................................................................21 參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................22 附錄 Ⅰ 器件明細(xì)表 .........................................................................................................23 附錄 Ⅱ 仿真原理圖 .........................................................................................................24 1 引言 隨著各種 交通工具 的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實(shí)的三色燈（紅黃綠三種標(biāo)志）于 1918 年誕生。其它燈不亮。信號(hào)燈采用 LED紅、綠、黃發(fā)光二極管模擬。 如果以 4秒作為時(shí)間計(jì)量單位，則某一方向綠、黃、紅三種指示燈點(diǎn)亮的時(shí)間比例為 5： 1：6。 《 數(shù)字電子技術(shù) 》 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目 交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)與仿真 系 (部 ) 機(jī)電工程系 班 級(jí) 電子信息工程 1202 姓 名 楊博文 學(xué) 號(hào) 9312120200 指導(dǎo)教師 王楓 王寬 2020 年 12 月 15 日至 12 月 26 日 共 2 周 2020 年 12 月 25 日 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1 一、設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容及要求 設(shè)計(jì)題目： 交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì) 與仿真 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ： 某方向綠燈點(diǎn)亮 20秒，然后黃燈點(diǎn)亮 4秒，最后紅燈點(diǎn)亮 24秒。在該方向?yàn)榫G燈和黃燈點(diǎn)亮期間，另一方向紅燈點(diǎn)亮。 從點(diǎn)亮要求可以看出，有些輸出是并行的：如南北方向綠燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北 方向紅燈亮?xí)r，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向黃燈亮。 南北東西各方向黃燈亮，且每秒閃動(dòng)一次。要求設(shè)置一個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)，用它控制白天和夜間工作方式。它是三色圓形四面 投影器 ，被安裝在 紐約市 五號(hào)街的一座 高塔 上，由于它的誕生使 城市交通 大為改善。 他反復(fù)琢磨，終于想到了在紅綠燈中間再加上一個(gè)黃色信號(hào)燈，提醒人們注意危險(xiǎn)。于是紅黃綠三色信號(hào)燈即以一個(gè)完整的指揮信號(hào)家族，遍及全世界 陸、海、空交通領(lǐng)域了。 技術(shù)基礎(chǔ)是高等學(xué)校弱電類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。 5 隨 數(shù)字 著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。那么靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的 就 是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。 十字路口車(chē)輛穿梭 ，行人熙攘， 制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。然而，隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒(méi)有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門(mén)亟待解決的主要問(wèn)題。 以下就城鄉(xiāng)交通燈控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)調(diào)試等問(wèn)題來(lái)進(jìn)行具體分析討論。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時(shí)器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源， 555 定時(shí)器輸出脈沖信號(hào)，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信號(hào)， 控制電路控制定時(shí)器和譯碼器的工作，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)六只三色 LED 工作。對(duì)電子技術(shù) 的學(xué)習(xí)起到了良好的輔助作用。 EDA的軟件很多，其中 Multisim是目前最 為流行的電路仿真軟件，是廣大專(zhuān)業(yè)及業(yè)余電路設(shè)計(jì)人員及在校大學(xué)生設(shè)計(jì)電路的得力工具。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim提煉了 SPICE 仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的 SPICE 技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子 學(xué)教育。 Multisim 10通過(guò)直觀的電路圖捕捉環(huán)境 , 輕松設(shè)計(jì)電路 。 NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。借助專(zhuān)業(yè)的高級(jí) SPICE 分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。 3 設(shè)計(jì)過(guò)程 交通信號(hào)燈是交通信號(hào)中的重要組成部分，是道路交通的基本語(yǔ)言 。交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)是典型的數(shù)字電路控制系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真，我們可以得到數(shù)字及系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練。在該方向?yàn)榫G燈和黃燈點(diǎn)亮期間，另一方向紅燈點(diǎn)亮。 從點(diǎn)亮要求可以看出，有些輸出是并行的：如南北方向綠燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向黃燈亮。 8 2 夜間工作方式 南北東西各方向黃燈亮，且每秒閃動(dòng)一次，其它燈不亮。 控制電路的特點(diǎn) 從點(diǎn) 亮要求可以看出，有些輸出是并行的：如南北方向綠燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向黃燈亮。組合邏輯電路：將十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器作為組合邏輯電路的輸入，而組合邏輯電路的輸出去驅(qū)動(dòng)?xùn)|西和南北兩個(gè)方向的信號(hào)燈的點(diǎn)亮。 電源模塊 信號(hào)燈采用三極管 9031 驅(qū)動(dòng)，其額定電流與額定電壓應(yīng)滿(mǎn)足三級(jí)管的驅(qū)動(dòng)能力，電源電壓采用直流 5V，通過(guò)變壓器將市電降壓到交流 9V，在通過(guò)整流橋整流濾波和穩(wěn)壓塊 7805 得到直流 5V電壓。故穩(wěn)壓電源電路的輸出電壓值和輸出電流值應(yīng)滿(mǎn)足整體電路的需要 作為一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源是必不可少的。因 此需要設(shè)計(jì)輸出為 5V 的直流穩(wěn)壓電源。 直流穩(wěn)壓電源原理圖如圖 41所示： 10 圖 41 直流穩(wěn)壓電源原理圖 秒脈沖發(fā)生模塊 由于黃燈點(diǎn)亮?xí)r按秒閃動(dòng)以及時(shí)間顯示按秒倒計(jì)時(shí)，所以需要設(shè)計(jì)秒脈沖產(chǎn)生電路。為了電路 簡(jiǎn)單和調(diào)節(jié)振蕩周期方便，選擇用 555定時(shí)器組成多諧振蕩器（如圖 44 所示）： 圖 42 555定時(shí)器的原理圖 220V 11 GND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2 圖 43 555定時(shí)器的引腳圖 U1GND1DIS7OUT 3RST4VCC8THR6CON5TRI2R1434kΩR2560kΩ2C11 u F40C21 0 n F3001 圖 44 用 555定時(shí)器組成多諧振蕩器 根據(jù)周期與頻率的計(jì)算公式： )2(2ln)2( 2121 ?????????? CRRCRRT 電源電壓 q ，其中電路圖中 C3的作用是防止電磁干擾對(duì)振蕩電路的影響，一般選用1S 12 的瓷片電容。當(dāng)元件選取完成后，根據(jù)電路原理圖連接電路即可。因此，用移位寄存器組成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，擬選用 8位串入并出 移位寄存器 74LS164（其引腳圖如圖 45所示，功能表如表 41所示）： amp。QA3QB