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1、海口经济学院信息工程学院项目实训报告实训项目名称： 交通信号灯控制器设计 项目实训时间：2013 年 3月 4日至 2013年 4月 12日实训指导教师： 专业（方向）： 电子信息工程（软件方向） 年 级： 2009 级 班 级： 姓 名： 学 号： 2013年 4 月 8 日项 目 实 训 须 知一、安全第一。学生必须严格遵守国家政策法令及学校的有关规章制度，严格遵守实训考勤制度和劳动纪律，严格遵守工作规程。二、项目实训报告按实训的实际情况编写，着重工程项目的需求分析、工程结构图（E-R 图或拓扑图） 、设计实施、测试修改、总结收获等。三、项目实训报告的主体内容要求思路清晰，合乎逻辑，用语简
2、洁准确；内容务求客观、科学，要尽量让事实和数据说话。凡是用简要的文字能够讲清楚的内容，应用文字陈述。用文字不容易说明白或说起来比较繁琐的，应用表或图来陈述。四、项目实训总结是实训过程的总体结论，主要回答“收获和体会是什么”，是项目实训成果的归纳和总结，也包括指出项目的不足或待完善改进的地方。五、项目实训报告版面要求：字数不少于 5000 字。用 Word 排版及标准 A4 打印纸进行打印。页面上、下、右边距均为 2.5 厘米，左边距为 3 厘米。报告正文部分行间距为“1.5 倍行距”。正文部分文字采用宋体、小四号，正文中一级标题采用宋体、四号、加粗，二级标题采用宋体、小四加粗，三级以后标题均采
3、用宋体、小四。六、项目实训结束后需按要求上交本报告及完整的项目工程文件。七、项目实训成绩依据学生的实训表现、完成的工程项目质量、撰写报告等方面的综合情况，由指导教师进行成绩评定。成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格五级制评定。不参加实训的，或不按要求填写本报告的，项目实训成绩以不合格计。一、项目实训目的1、当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流方向。 2、EDA 技术
4、的一个重要特征就是使用硬件描述语言(HDL) 来完成系统的设计文件，应用 VHDL 的数字电路实验降低了数字系统的设计难度,这在电子设计领域已得到设计者的广泛采用。本设计就是针对交通信号灯控制器的设计问题，提出了基于 VHDL语言的交通信号灯系统的硬件实现方法。通过对系统进行结构分析，采用了层次化的设计方法，给出了各个模块的 VHDL 程序，并且利用 Max Plus对应用程序进行了仿真，并给出了相应的仿真结果。在用 VHDL 语言进行电路设计时,应充分认识到VHDL 语言的特点,从设计思想、语句运用及描述方法上等多方面对电路进行优化设计。通过电路优化设计,可以使用规模更小的可编程逻辑芯片,从
5、而降低系统成本。 3、本课程设计是在学完 EDA 原理及课程之后综合利用所学 EDA 知识完成一个 EDA应用系统设计并在实验室实现。该课程设计的主要任务是通过解决实际问题，巩固和加深“电子设计自动化应用技术” 课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握基于VHDL 语言应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。二、项目实训内容（需求分析、E-R 图或拓扑图、设计实施、测试修改等）1、总体思路一 般 情 况 下 十 字 路 口 东 西 方 向 和 南 北 方 向 的 车 流 量 不 同 ， 所 以 为 各 方 向 分配 的 时 间 也 不 同 。 显 然 ， 分 三 步 控 制 不
6、能 达 到 让 各 方 向 时 间 不 同 的 目 的 ， 所以 我 们 选 择 分 四 个 步 骤 ：(1)南 北 方 向 绿 灯 亮 60 秒 ， 东 西 方 向 红 灯 亮 60 秒 ；(2)南 北 方 向 黄 灯 亮 4 秒 ， 东 西 方 向 继 续 亮 红 4 秒 ；(3)南 北 方 向 红 灯 亮 30 秒 ， 东 西 方 向 绿 灯 亮 30 秒 ；(4)南 北 方 向 继 续 红 灯 ， 东 西 方 向 黄 灯 亮 4 秒 。流 程 如 下 图 所 示 ：南北 ： 绿灯（ 60s） 黄灯（4s） （ 30s） 东西 ： 红灯 （ 60s） 红灯 （ 4s） 我们可以用两个十进
7、制减法计数器做一个 100 进制以内的倒计时器，当计数到零时，发出一个借位信号给一个四进制步骤控制器，步骤控制器控制逻辑电路输出下一个时间给倒计时器的置数端，如此循环下去。同时，步骤控制器也控制交通灯的明暗。2、程序控制流程3、电路所用元件简介（一） 74ls192 十进制逆时计数器1、 74ls192 的引脚图：2、74ls192 的功能表：红灯 红灯（4s）绿灯（30s） 黄灯（4s） 秒脉冲交通灯控制电路逻辑电路步骤控制器减法计数器时间显示器秒脉冲 减法计数器它的主要功能为： CPU 为加计数时钟输入端，CPD 为减计数时钟输入端。 LD 为预置输入控制端，异步预置。 CR 为复位输入端
8、，高电平有效，异步清除。 CO 为进位输出：1001 状态后负脉冲输出， BO 为借位输出：0000 状态后负脉冲输出。（二） 74ls02 或非门1、74ls02 的引脚图：2、74ls02 的功能表74ls02 引脚功能：实现 2 输入四或非门功能，常用于各种数字电路中（三） 74ls04 六非门1、74ls04 的引脚图 ：2、74ls04 的功能：74ls04 是 6 非门(反相器)他的工作电压 5V，他的内部含有 6 个 coms,反相器的作用就是反相把 1 变成 0。（四） 74ls32 四 2 输入或门1、74ls32 的引脚图 ：2、74ls32 的功能：74ls32 是四 2
9、 输入或门，常用在各种数字电路以及单片机系统中。 表达式为：Y=A B 引脚排列图管脚功能：左下 1-1A，2-1B， 3-1Y；4-2A，5-2B ，6-2Y；7-GND； 右起：右上 8-3Y，9-3A，10-3B；11-4Y，12-4A， 13-4B；14-VCC 其中 A，B 为输入端，Y 为输出端，GND 为电源负极， VCC 为电源正极（五） 74ls00 四 2 输入与非门1、74ls00 的注脚： 2、74ls00 的真值表：3、74ls00 的功能：74LS00（二输入与非） 、74LS02（二输入或非） 、74LS04（非） 、74LS08（二输入与） 、74LS32（二输
10、入或）在此不做介绍4、总电路设计总电路图如下交 通 灯 控 制 电 路译 码 器 发 出 的 高 低 电 平 信 号 ， 即 为 步 骤 信 号 ， 控 制 着 交 通 灯 的 明 灭 。电 路 图 如 下 所 示 ： 为 了 实 现 交 通 灯 的 闪 烁 功 能 ， 接 入 一 个 手 动 开 关 ， 即 可 在 6-22 点 时间 段 输 出 高 电 平 信 号 ， 在 22-6 点 时 间 段 输 出 低 电 平 信 号 。 该 信 号 与 译 码 器的 红 绿 灯 信 号 一 起 接 到 一 个 与 门 ， 起 到 开 关 的 作 用 ， 6-22 点 允 许 译 码 器 的信 号
11、通 过 ， 22-6 点 关 闭 信 号 灯 。 同 时 ， 该 信 号 反 相 后 与 译 码 器 的 黄 灯 信 号 一起 接 到 一 个 或 门 。 6-22 点 为 低 电 平 信 号 ， 黄 灯 由 译 码 器 的 信 号 控 制 ； 22-6 点 为 高 电 平 信 号 ， 黄 灯 一 直 工 作 ， 不 论 译 码 器 是 什 么 信 号 。 而 且 ， 控 制 黄 灯的 信 号 和 秒 脉 冲 的 信 号 接 入 一 个 与 门 后 ， 即 可 实 现 黄 灯 闪 烁 的 功 能5、电路安装与调试(一 )电路安装考 虑 到 如 果 整 体 电 路 都 安 装 好 后 在 检 查
12、 调 试 电 路 会 很 麻 烦 ， 而 且 比 较 难 找 出 问题 出 在 哪 ， 所 以 我 们 分 步 安 装 调 试 检 查 。 首 先 我 们 确 认 所 有 元 器 件 都 是 完 好 的 、芯 片 无 引 脚 掉 落 并 且 工 作 正 常 ， 所 有 导 线 无 损 坏 。(二) 电路调试1、调试方法 通电观察把经过准确测量的元件接好电路。观察有无异常现象，包括有无冒烟，是否有异常气味，手摸器件是否发烫，电源是否有短路现象等。如果出项异常，应急时切掉电源，彻底排除故障后才能通电。然后测量各电路总电源电压和期间的引脚的点电压，以保证元器件的正常。 静态调试：在没有外加信号的条件
13、下进行调试。本次课程设计主要是通过静态测试数字电路的各输入端和输出端的高低电平及其逻辑关系，可以即时发现已经损坏的元器件，判断电路工作情况，并及时调整电路参数，是电路工作状态符合设计要求。 动态调试动态调试是在静态调试的基础上进行。调试的方法是在电路的输入端接入适当的频率和幅值的信号，查看电路工作情况。6、故障分析与电路改进(一) 常见的故障现象在本次课程设计中常见的故障现象：1、计数器不能正确计数；2、电路的延时现象使两个计数器不能同时工作；3、倒计时时间不正确；4、芯片与各接触点的接触不良问题；5、计数出现紊乱。(二) 产生故障的原因故障产生的原因很多，情况也很复杂，有的是一种原因引起的简
14、单故障，有的是多种原因相互作用引起的故障。本实验产生故障的原因主要有以下几种：1、定型芯片使用异端时间后出现故障，元器件损坏，连接线路是发生短路或断路（接插件接触不良） ；2、新设计安装的电路来说，故障原因可能是，实际电路与设计的原理图不符；元器件使用不当或损坏，设计的电路本身就存在某些缺点，不满足技术要求，连线发生短路或断路现象等。 3、仪器使用不正引起的故障；4、线路受内在、外在干扰。三、项目实训总结（项目成果分析、收获及存在的不足）六个星期的实训项目设计一眨眼就过去了。在 这 六 个 星 期 里 ， 我 们 完 成 了 从电 路 的 单 元 构 思 到 整 体 设 计 到 后 来 的 设
15、 计 完 成 、 软 件 仿 真 再 到 最 后 的 安 装 调 试的 成 功 。 虽 然 这 期 间 我 们 经 历 了 许 多 挫 折 和 失 败 的 探 索 ， 付 出 了 很 多 时 间 和 汗水 ， 但 最 后 我 们 成 功 了 。 心 中 的 喜 悦 与 成 就 感 是 不 言 而 喻 的 。自 己 选 实 训 项 目 课 题 的 时 候 ， 一 头 雾 水 。 因 为 有 一 段 时 间 没 接 触 数 电 了 所以 对 所 学 的 东 西 开 始 感 到 陌 生 ， 更 何 况 本 次 课 程 设 计 综 合 性 很 强 ， 要 求 我 们 发散 思 维 设 计 电 路 。 虽 然 老 师 讲 解 指 导 之 后 有 点 头 绪 了 ， 但 一 开 始 我 还 是 不 知 从何 下 手 。 从 图 书 馆 借 阅 资 料 后 ， 我 参 考 老 师 给 我 们 的 总 体 框 图 ， 先 确 定 每 个 模块 可 能 要 用 到 哪 些 芯 片 然 后 熟 悉 它 们 的 引 脚 和 功 能 表 。 我 渐 渐 地 有 了 头 绪 ： 原来 用 我 们 学 过 的 知 识 就 都 可 以
