電子技術綜合設計報告
目錄一、設計背景3
二、設計任務及要求3
三、設計原理3
四、實物圖9
五、主要儀器和除錯方法9
六、實驗過程中的問題以及心得10
七、附錄11
交通燈定時控制系統的設計、製作報告
一、設計背景
在城鎮街道的十字交叉路口，為了保證交通秩序和行人安全，一般在每條道路上各有一組紅、黃、綠交通訊號燈，其中紅燈亮，表示該條道路禁止通行；黃燈亮表示該條道路上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續通行；綠燈亮表示該條道路允許通行。交通燈控制電路自動控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態轉換，指揮各種車輛和行人安全通行，實現十字路**通管理的自動化。
二、設計任務及要求
設計乙個十字路口的交通燈定時控制系統，基本要求如下：
（1）甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替執行，每次通行時間都設為25秒。
（2）每次綠燈變紅燈時，黃燈先亮5秒鐘，才能變換執行車道。
（3）黃燈亮時，要求每秒鐘閃亮一次。
選做擴充套件功能：
（4）十字路口有數字顯示燈亮時間，要求燈亮時間以秒為單位作減計數；
（5）要求通行時間和黃燈亮的時間均可在0~99s內任意設定。
三、設計原理
（一）分析系統的邏輯功能，畫出其框圖
交通燈定時控制系統的原理框圖如圖1所示。它主要由控制器、定時器、解碼器和秒脈衝訊號發生器等部分組成。秒脈衝發生器是該系統中定時器和控制器的標準時鐘訊號源，解碼器輸出兩組訊號燈的控制訊號，經驅動電路後驅動訊號燈工作，控制器是系統的主要部分，由它控制定時器和解碼器的工作。
圖中：tl ：表示甲車道或乙車道綠燈亮的時間間隔為25秒，即車輛正常通行的時間間隔。定時時間到，tl=1，否則tl=0。
ty ：表示黃燈亮的時間間隔為5秒。定時時間到，ty=1，否則，ty=0。
st ：表示定時器到了規定的時間後，由控制器發出狀態轉換訊號，由它控制定時器開始下乙個工作狀態的定時。
tl ty st
圖1 交通燈控制系統原理框圖
（二）畫出交通燈控制系統的a**（演算法狀態機）圖
一般十字路口的交通燈控制系統的工作狀態及其功能如表1：
表1控制器應送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制訊號。為簡便起見，把燈的代號和燈的驅動訊號合二為一，並作如下規定：
ag=1：甲車道綠燈亮；bg=1：乙車道綠燈亮；
ay=1：甲車道黃燈亮；by=1：乙車道黃燈亮；
ar=1：甲車道紅燈亮；br=1：乙車道紅燈亮。
由此得到交通燈的a**圖，如圖2所示：
圖2交通燈控制系統的a**圖
（三）單元電路的設計
1、脈衝發生器的設計
根據已學的知識可以知，脈衝發生器可以用555定時器接成多謝振盪器來設計。
555定時器引腳圖如圖3。
圖3 555定時器引腳以及內部結構圖圖4 555定時器構成的多諧振盪器
由設計要求知脈衝發生的頻率為f=1hz，依據公式週期t=（r1+2r2）cln2，由於實驗室只有56kω和47kω的大電阻，所以取r1=47kω，r2=47kω，由計算得c1=10μf，c2=10μf滿足條件。所連線成的電路圖4所示。
2、定時器設計
定時器由與系統秒脈衝同步的計數器構成，要求計數器在狀態轉換訊號st作用下，先清零，然後在時鐘上公升沿作用下，計數器從零開始進行增1計數，用兩片74ls163晶元做為計數器，晶元引腳如圖5，一片接成10進製做為各位，另一片接成3進製做為十位，連線方式如圖6，在30狀態時即第一片狀態為0000第二片狀態為0011時通過與門和非門向計數器提供清零訊號。由於本實驗是用的加法計數器，則向控制器提供模25的定時訊號ty和模30的定時訊號tl。
圖5 74ls163引腳圖
圖6計數器連線方式（圖中引腳2和9需要對調位置）
3、控制器設計
控制器是交通管理的核心，它應該能夠按照交通管理規則控制訊號燈工作狀態的轉換。從a**圖可以列出控制器的狀態轉換表，如表2所示：
表2根據轉換錶可得：
q1*=q1』q0ty+q1q0+q1q0』ty』
q0*=q1』q0』tl+q1』q0+q1q0tl』
st=q1』q0』tl+q1』q0ty+q1q0tl+q1q0』ty
控制器需要用到觸發器，可以用74ls74雙上公升沿d觸發器實現，其引腳圖如圖7
圖7 74ls74引腳圖
將兩個d觸發器的q』輸出連線各自的輸入d。使得每增加乙個時鐘訊號，輸出翻轉。將第乙個d觸發器的clk端接ty輸出，輸出即為q0；將第二個d觸發器的clk端接tl輸出，輸出即為q1。
這樣就可以用簡單的方法實現邏輯功能，也就是採用了非同步的方式對兩個d觸發器其進行了控制。其連線方式如圖8
圖8控制器連線方式
4、解碼器設計
解碼器的主要任務是將控制器的輸出q1、q0的4種工作狀態翻譯成甲、乙車道上的6個訊號燈的工作狀態。控制器的狀態編號與訊號燈控制訊號之間的關係如表3所示。黃燈閃爍可以通過黃燈亮的訊號和脈衝訊號用與門連線來實現。
表3由表3可以得：
ag=q1』q0』 ay=q1』q0 ar=q1
bg=q1q0 by=q1q0』 br=q1』
兩個控制器輸出訊號對應四種狀態，由此可以用2線－4 線解碼器實現，選擇晶元為74ls139，其引腳圖如圖9所示。
圖9 74ls139引腳圖
其與燈連線方式如圖10所示
圖10 解碼器連線
5、顯示部分設計
顯示部分可以用七段顯示數碼管和74ls48連線組成，如圖11。
圖11 顯示部分連線
6、總體**圖
把以上部分綜合起來就可以得到總體的**圖，如圖12所示。
圖12 總體**圖
四、實物圖
五、主要儀器和除錯方法。
主要儀器有：5v直流電源，剝線鉗，剪線鉗，數字萬用表，通用版電路板，電烙鐵，鑷子。
其中5v電源可以從電腦的usb介面引出，也可以用手機充電器提供；使用電烙鐵時注意不要手直接觸控。
除錯電路的方法和技巧：
（1）目測：檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點，有無虛焊
（2）用萬用表測試：先用萬用表符合目測中有疑問的點，再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現象
（3）加電檢測：給板子加電，檢測所有的插座或是器件的電源端的電壓是否符合要求的值
（4）注意事項：在通電檢查前，一定要確保電路板沒有短路
六、實驗過程中的問題以及心得
一、實驗中出現的有關問題
1、工欲善其事必先利其器，工具的好壞在焊板子的過程中具有很大的影響。比如烙鐵，如果選的不好，不是不正常工作，就是加熱不均勻又或者焊出的點會顯得特別大，很容易出現虛焊或者短路的情況。我的烙鐵首先就是不工作，後來就是截面不平，加熱不是很好，焊出來都是一坨一坨的錫。
好在我很刻意的去注意避免虛焊和短路，所以這些問題在除錯中最終沒有出現，但是，這樣需要更細心，很耽誤時間。最後總結出圓錐形焊尖的烙鐵最好用，省時又漂亮。
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