交通信號(hào)燈控制邏輯課程設(shè)計(jì)

.、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告——交通信號(hào)燈控制邏輯電路的設(shè)計(jì)】】】作品 報(bào)告 答辯 平時(shí) 總分40% 20% 20% 20% 100%設(shè)計(jì)題目：交通信號(hào)燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)班級(jí)學(xué)號(hào)：自動(dòng)化111 08060211126學(xué)生姓名： 熊小玲可編輯文本.目錄一、預(yù)備知識(shí).............................................................................-3-二、課程設(shè)計(jì)題目：交通信號(hào)燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。三、課程設(shè)計(jì)目的及基本要求.............................................-9-四、設(shè)計(jì)內(nèi)容提要及說(shuō)明.......................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容.................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.2設(shè)計(jì)說(shuō)明.................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。五、原理圖及原理.....................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.1功能模塊電路原理圖..........................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.2模塊工作原理說(shuō)明.............................................................-10-六、課程設(shè)計(jì)中涉及的實(shí)驗(yàn)儀器和工具錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。七、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)............................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。八、參考文獻(xiàn)...........................................................................-12-可編輯文本.一、預(yù)備知識(shí)對(duì)原器件的了解；（1）、二極管：、二極管又稱晶體二極管 ,簡(jiǎn)稱二極管(diode);它只往一個(gè)方向傳送電流的電子零件。它是一種具有 1個(gè)零件號(hào)接合的2個(gè)端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動(dòng)或不流動(dòng)的性質(zhì)。晶體二極管為一個(gè)由 p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的 p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于 p-n結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。、作用：整流、鉗位、穩(wěn)壓、續(xù)流；、（2）、電阻：、電阻（Resistance，通常用“R”表示），是一個(gè)物理量，在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙可編輯文本.作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻將會(huì)導(dǎo)致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。而超導(dǎo)體則沒(méi)有電阻。、作用：標(biāo)準(zhǔn)電阻的主要作用是發(fā)熱，跟其它元件并聯(lián)時(shí)，電阻可以分流。跟其它元件串聯(lián)時(shí)，電阻可以分壓。、（3）、電容：、電容器通常簡(jiǎn)稱其為電容，用字母 C表示。定義1：電容器，顧名思義，是‘裝電的容器’，是一種容納電荷的器件。、作用：電容是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路， 能量轉(zhuǎn)換，控制等方面。、（4）、芯片：555引腳功能1腳：外接電源負(fù)端 VSS或接地，一般情況下接地。腳：低觸發(fā)端腳：輸出端Vo可編輯文本.4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論 TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“ 0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只 0.01μF電容接地，以防引入干擾。6腳：TH高觸發(fā)端。腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5~16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3~18V。一般用5V。9．555引腳圖可編輯文本.（5）、芯片：CD4017引腳功能CD4017是十進(jìn)制計(jì)數(shù)／分頻器，它的內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是 Q0、Q1、Q2、、Q9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。、CD4017有3個(gè)輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當(dāng)在 MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出 Q0為高電平，其余輸出端（ Q1～Q9）均為低電平。CP0和～CPl是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由 CP0端輸入；若要用下降沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由～ CPl端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘輸入端，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。 由此可見(jiàn)，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。CD4017有兩個(gè)時(shí)鐘端CP和EN，若用時(shí)鐘脈沖的上沿計(jì)數(shù)，則信號(hào)從CP端輸入；若用下降沿計(jì)數(shù)，則信號(hào)從EN端輸入。設(shè)置兩個(gè)時(shí)鐘端是為了級(jí)聯(lián)方便。④、CD4017引腳功能CMOS集成電路CD4017C采用標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插式腳塑封，它的引腳排列如圖 1所示。 CC4017是國(guó)標(biāo)型號(hào)，它與國(guó)外同類產(chǎn)品 CD4017在邏輯功能、引出端和電參數(shù)等方面完全相同，可以直接互換。其引腳功能如 1：①腳(Y5)，第5輸出端；②腳(Y1)，第1輸出端；③腳(Y0)，第0輸出端，電路清零時(shí)，該端為高電平；可編輯文本.④腳(Y2)，第2輸出端；⑤腳(Y6)．第6輸出端；⑥腳(y7)，第7輸出端；⑦腳(Y3)，第3輸出端；⑧腳(vss)．電源負(fù)端；⑨腳(Y8)，第8輸出端；⑩腳(Y4)．第4輸出端；腳(Y9)．第9輸出端；腳(Qco)，級(jí)聯(lián)進(jìn)位輸出端，每輸入10個(gè)時(shí)鐘脈沖，就可得一個(gè)進(jìn)位輸出脈沖，因此進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)。腳(EN)，時(shí)鐘輸入端，脈沖下降沿有效；腳(CP)，時(shí)鐘輸入端．脈沖上升沿有效；腳(R)，清零輸入端，在“R”端加高電平或正脈沖時(shí)，CD40171C計(jì)數(shù)器中各計(jì)數(shù)單元輸出低電平“ 0”，在譯碼器中只有對(duì)應(yīng)“ 0”狀態(tài)的Y0輸出端為高電平；腳(VDD)，電源正端．3～18V直流電壓。CD40171C內(nèi)部邏輯電原理圖如圖 1-2所示。它是由十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路和時(shí)序譯碼電路兩部分組成。其中的 D觸發(fā)器 Fl～F5構(gòu)成了十進(jìn)制約翰遜計(jì)數(shù)器，門(mén)電路 5～14 構(gòu)成了時(shí)序譯碼電路。約翰遜汁數(shù)器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單． 它實(shí)質(zhì)上是一種串行移位寄存器。除了第 3個(gè)觸發(fā)器是通過(guò)門(mén)電路 15、16構(gòu)成的組合邏輯電路作用于 F3的D3端以外，其余各級(jí)均是將前一級(jí)觸發(fā)器的輸出端連接到后一級(jí)觸發(fā)器的輸入端 D的，計(jì)數(shù)器最后—級(jí)的 Q5端連接到第一級(jí)的 D1可編輯文本.端。這種計(jì)數(shù)器具有編碼可靠，工作速度快、譯碼簡(jiǎn)單，只需由二輸入瑞的與門(mén)即可譯碼，且譯碼輸出無(wú)過(guò)渡脈沖干擾等特點(diǎn)。 通常只有譯碼選中的那個(gè)輸出端為高電平，其余輸出端均為低電平。為了使電路能迅速進(jìn)入表 1～l所列狀態(tài)，就在第三級(jí)計(jì)數(shù)單元的數(shù)據(jù)輸入端上加接了兩級(jí)組合邏輯門(mén)，使Q2不直接連接 D3，而使03由下列關(guān)系決定：D3＝Q2(Ql+Q3)這樣做，當(dāng)電源接通后，不管計(jì)數(shù)單元出現(xiàn)哪種隨機(jī)組合，最多經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入之后 ，都會(huì)自動(dòng)進(jìn)入表 l～l所列狀態(tài)。CD4017有3個(gè)輸入端：復(fù)位清零端 R，當(dāng)在R端加高電平或正脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器清零，在所有輸出中，只有對(duì)應(yīng)“ 0”狀Q0態(tài)的輸出高電平，其余輸出可編輯文本.均為低電平：時(shí)鐘輸入端 CP和CE，其中CP端用于上升沿計(jì)數(shù)，CE端用于下降沿計(jì)數(shù)，這兩個(gè)輸入端的內(nèi)部邏輯電路如圖 2所示。由圖 2可見(jiàn)，CP和CE還有互鎖的關(guān)系，即利用CP計(jì)數(shù)時(shí)，CE端要接低電平：利用CE計(jì)數(shù)時(shí)，CP端要接高電平。反之則形成互鎖。（6）、IC底座：、有的怕焊接時(shí)燒毀，有的需要燒寫(xiě)程序，有的需要拆下來(lái)測(cè)試調(diào)試，有的為了更換升級(jí)方便，有的。。。?？傊胁遄`活！、可編輯文本.二、課程設(shè)計(jì)題目：交通信號(hào)燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通燈控制電路，要求 :（1）主干道和支干道交替放行，主干道每次放行 30秒，支干道每次放行 20秒。（2）每次綠燈變紅燈時(shí)，黃燈先亮 5秒，此時(shí)原紅燈不變。三、課程設(shè)計(jì)目的及基本要求⑴、 設(shè)計(jì)目的：提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析電路和了解元器件的基本用法。⑵、 基本要求：主要介紹了交通信號(hào)燈的制作原理以及 Multisim10和protel的一些基本的操作和用法。電路分塊清晰， PCB板美觀、模塊清晰。經(jīng)仿真電路原理正確。達(dá)到任務(wù)要求。⑶、 按照原理圖連接好各原件，然后焊接完成即可，焊接完后會(huì)有話筒輸入端和電源端，電源端一端接電源，一段接地，主干道上綠燈亮?xí)r，次道上同時(shí)亮起紅。以此不斷的亮起主次道的不同信號(hào)燈來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容?？删庉嬑谋?四、設(shè)計(jì)內(nèi)容提要及說(shuō)明設(shè)計(jì)內(nèi)容提要：⑴、由于主干道和支干道交替放行，當(dāng)主干道上的綠燈時(shí)， 支干道上的紅燈同時(shí)亮。主道上跳轉(zhuǎn)黃燈時(shí)，支干道的紅燈不變。當(dāng)主干道的燈變成紅燈時(shí)，支干道的燈跟隨著變綠燈。當(dāng)主道上變成黃燈時(shí)，支干道上的燈依然是綠燈。以此循環(huán)主干道和支干道交替放行的功能達(dá)到交通的有秩序的的進(jìn)行。⑵、要求：主干道和支干道交替放行，主干道每次放行 30秒，支干道每次放行20秒。每次綠燈變紅燈時(shí)，黃燈先亮5秒，此時(shí)原紅燈不變。設(shè)計(jì)說(shuō)明：交通信號(hào)燈由紅燈（表示禁止通行）、綠燈（表示允許通行）、黃燈（表示警示）組成。道路交通信號(hào)燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生， 提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信號(hào)控制機(jī)控制，指導(dǎo)車輛和行人安全有序地通行。綠燈時(shí)準(zhǔn)許通行信號(hào)紅燈信號(hào)是絕對(duì)禁止通行信號(hào)。紅燈亮?xí)r， 禁止車輛通行。右轉(zhuǎn)彎車輛在不妨礙被放行的車輛和行人通行的情況下，可以通行。紅燈信號(hào)是帶有強(qiáng)制意義的禁行信號(hào)， 遇此信號(hào)時(shí)，被禁行車輛須停在停止線以外，機(jī)動(dòng)車等候放行時(shí)，不準(zhǔn)熄火，不準(zhǔn)開(kāi)車門(mén)，各種車輛駕駛員不準(zhǔn)離開(kāi)車輛；自行車左轉(zhuǎn)彎不準(zhǔn)推車從路口外邊繞行，直行不準(zhǔn)用右轉(zhuǎn)彎方法繞行。黃燈亮?xí)r，已越過(guò)停止線的車輛，可以繼續(xù)通行?？删庉嬑谋?黃燈信號(hào)的含義介于綠燈信號(hào)和紅燈信號(hào)之間，其中不準(zhǔn)通行的一面黃燈亮?xí)r，警告駕駛?cè)撕托腥送ㄐ袝r(shí)間已經(jīng)結(jié)束， 馬上就要轉(zhuǎn)換為紅燈，應(yīng)將車停在停止線后面，行人也不要進(jìn)入人行橫道。五、原理圖及原理說(shuō)明交通信號(hào)燈原理圖5.1本制作主要由NE555、CD4017、電位器103、紅綠黃LED燈、IN4148二極管、電阻電容等元器件組成。5.2工作原理：可編輯文本.電路中的NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而 555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí) IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號(hào)。 主要特點(diǎn)1.只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 電路中的NE555產(chǎn)生脈沖信號(hào)觸發(fā) CD4017的CLK端，CLK為脈沖信號(hào)輸入端，時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘上升和下降時(shí)間無(wú)限制，隨著脈沖的輸入 CD4017的10個(gè)輸出引腳依次輸出高電平，當(dāng)完成10個(gè)輸出時(shí)CD4017自動(dòng)復(fù)位，CO（進(jìn)位輸出）在前五個(gè)脈沖為高電平，后五個(gè)脈沖時(shí)為低電平。運(yùn)用555時(shí)基電路構(gòu)成多諧震蕩器以提供時(shí)鐘脈沖。利用輸出端多個(gè) IN4148二極管并聯(lián)再與電阻串聯(lián)限流作用使LED燈亮。運(yùn)用555同時(shí)控制兩個(gè)CD4017的CLK來(lái)實(shí)現(xiàn)主干道和支干道上的交通信號(hào)燈的控制。六、課程設(shè)計(jì)中涉及的實(shí)驗(yàn)儀器和工具工具和實(shí)驗(yàn)儀器：電烙鐵、烙鐵架、鑷子、吸錫器、斜口鉗、松香、錫絲、萬(wàn)用板、萬(wàn)用表、示波器等其他工具。⑴、電烙鐵使用說(shuō)明和細(xì)節(jié)：新烙鐵使用前，應(yīng)用細(xì)砂紙將烙鐵頭打光亮，通電燒熱，蘸上松香后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲，使烙鐵頭上均勻地鍍上一層錫。這樣做，可以便于焊接和防止烙鐵頭表面氧化。舊的烙鐵頭如嚴(yán)重氧化而發(fā)黑，可用鋼挫挫去表層氧化物，使其露出金屬光澤后，重新鍍錫，才能使用；可編輯文本.、使用前，應(yīng)認(rèn)真檢查電源插頭、電源線有無(wú)損壞。并檢查烙鐵頭是否松動(dòng)；電烙鐵使用中，不能用力敲擊。要防止跌落。烙鐵頭上焊錫過(guò)多時(shí)，可用布擦掉。不可亂甩，以防燙傷他人；焊接過(guò)程中，烙鐵不能到處亂放。不焊時(shí)，應(yīng)放在烙鐵架上。注意電源線不可搭在烙鐵頭上，以防燙壞絕緣層而發(fā)生事故；、焊接電子元件，一般采用有松香芯的焊錫絲。這種焊錫絲，熔點(diǎn)較低，而且內(nèi)含松香助焊劑，使用極為方便。⑵、萬(wàn)用表的簡(jiǎn)單使用：、插孔和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的使用：首先要根據(jù)測(cè)試目的選擇插孔或轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的位置，由于使用時(shí)測(cè)量電壓，電流和電阻等交替的進(jìn)行，一定不要忘記換檔。切不可用測(cè)量電流或測(cè)量電阻的檔位去商量電壓。如果用直流電流或電阻去測(cè)量220的交流電壓，萬(wàn)用表則會(huì)立馬燒壞；、測(cè)試表筆的使用：萬(wàn)用表有紅，黑筆，別看它就有兩根，使用中能不能運(yùn)用自如，也是大有學(xué)問(wèn)的，如果位置接反，接錯(cuò)，將會(huì)帶來(lái)測(cè)測(cè)試錯(cuò)誤或燒壞表頭的可能性。一般紅表筆為“ +”，黑筆-”為；“表筆插放萬(wàn)用表插孔時(shí)一定要嚴(yán)格按顏色和正負(fù)插入。測(cè)直流電壓或直流電流時(shí)，一定要注意正負(fù)極性 ~沒(méi)電流時(shí)，表筆與電路串聯(lián)，測(cè)電壓時(shí)，表筆與電路并聯(lián)，不能搞錯(cuò)。、如何正確讀數(shù)：萬(wàn)用表使用前應(yīng)檢查指針是否在零七八碎位上，如不指零位，可調(diào)正表蓋上的機(jī)械調(diào)節(jié)器，調(diào)至零位；萬(wàn)用表有多條標(biāo)尺，一定要認(rèn)清對(duì)應(yīng)的讀數(shù)標(biāo)尺，不能圖省事面而把交流和直流標(biāo)尺任意混用，更不能看錯(cuò)；可編輯文本.萬(wàn)用表同一測(cè)量項(xiàng)目有多個(gè)量程， 例如直流電壓量程有 1V，10V，15V，25V，100V，500V等，量程選擇應(yīng)使指針滿刻度的 2/3附近。測(cè)電阻時(shí)，應(yīng)將指多云指向該檔中心電陰值附近，這樣才能使測(cè)量準(zhǔn)確。⑶、示波器的組成：示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無(wú)法直接觀測(cè)的交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。它是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、 X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源組成；示波器的簡(jiǎn)單使用如下：、熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號(hào)波形的電壓和時(shí)間之間的關(guān)系。水平方向指示時(shí)間，垂直方向指示電壓。水平方向分為 10格，垂直方向分為 8格，每格又分為 5份。垂直方向標(biāo)有0％，10％，90％，100％等標(biāo)志，水平方向標(biāo)有 10％，90％標(biāo)志，供測(cè)直流電平、交流信號(hào)幅度、延遲時(shí)間等參數(shù)使用。根據(jù)被測(cè)信號(hào)在屏幕上占的格數(shù)乘以適當(dāng)?shù)谋壤?shù) (V／DIV，TIME／DIV)能得出電壓值與時(shí)間值。、示波管和電源系統(tǒng)：電源、輝度、聚焦、標(biāo)尺亮度。、時(shí)基選擇(TIME／DIV)和微調(diào)。時(shí)基選擇和微調(diào)的使用方法與垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇和微調(diào)類似。七、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)此次課程設(shè)計(jì)是有關(guān)晶體管器件的課程設(shè)計(jì)，再經(jīng)過(guò)了大量的查閱書(shū)籍，網(wǎng)絡(luò)資料后，我選擇了《交通信號(hào)燈邏輯電路設(shè)計(jì)》這個(gè)題目，首先進(jìn)行電路可編輯文本.原理圖的設(shè)計(jì)， 然后再PROTELL上進(jìn)行繪制原理圖， 然后對(duì)電路中的各個(gè)部分進(jìn)行調(diào)整修改，成功后我對(duì)它進(jìn)行了 PCB版圖制作，按照設(shè)計(jì)的電路原理圖用電烙鐵把元器件焊接在萬(wàn)用板上，連接后在實(shí)驗(yàn)室不斷地調(diào)試、修改，最后得到所需要的結(jié)果。此次晶體管器件的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的總