《DSP原理及应用》交通灯控制的课程设计.doc

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1、 20122013学年 第一学期DSP原理及应用课 程 设 计 报 告题 目： 交通灯控制 班 级： 09电子信息（2） 姓 名： 指导教师： 周珍艮 电气工程系2012年11月数字系统设计任务书课题名称数字竞赛抢答器指导教师周珍艮 执行时间20122013学年第一学期 第 周学生姓名学号承担任务评分系统方案设计及协调硬件电路设计（DSP部分）硬件电路设计（单片机部分）软件设计（C语言部分）软件设计（MATLAB语言部分）论文撰写设计要求1、能够正确的模拟交通灯，能响应硬件中断和定时中断。2、用定时器定时时，用I/O 口控制红绿黄的开关，用硬件外部中断模拟急救车的到达。3、有急救车到达时，两向

2、都为红，以便让急救车通过。急救车通过后，交通灯恢复硬件前的状态。 4、本实验以触发开关为中断申请，表示有急救车通过。5、撰写符合学校要求的课程设计说明书摘 要随着社会的发展，城市规模的不断扩大，城市交通成为制约城市发展的一大因素。大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调，多值化方向发展。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注，本设计也正是基于实际应用的基础之上抽象出来的，仅是对实际应用的模拟在车水马龙的都市，当交通干道不便于挖掘地下通道或架设天桥的时候，为了穿越马路行人的安全，需要在指定的人行横道两端设置人行道口的的红绿灯。交通灯控制工艺：南北、

3、东西向的十字路口，均设有红、黄、绿三只信号灯。S三只灯依一定的时序循环往复工作. 通信号灯的控制是一个典型的时序控制图，其梯形图设计关键是各灯(Y0Y5)状态变化的“时间点”表示出来、时间的精确计算用定时器实现，用定时器定时时，用I/O口控制红绿灯的开关，用硬件外部中断模拟急救车的到达。关键词：交通灯 控制 定时器 硬件外部中断目 录DSP原理及应用1课 程 设 计 报 告1摘 要I目 录III第1章 交通灯设计的原理1第2章单元电路设计33.5自动与手动控制电路6第3章调试与检测73.1.1调试方法73.1.2调试步骤83.1.3调试后的结果83.1.4调试中的故障及解决办法83.2检测9总

4、 结9参 考 文 献11附 录1213第1章 交通灯设计的原理标题1，四号，黑体，居中根据实验要求，交通灯按照时间设定变换工作状态，其中黄灯为闪烁发光。1.时基电路：选用NE555定时器组成的多谐振荡器可以产生所需频率的脉冲。2.计数译码显示电路：选用可置数的8421BCD 码十进制计数器，这里选用74LS192，另加74LS48译码器及共阴极LED数码管。3.时序控制电路：采用移位寄存器74LS164，接成扭环形计数器。4.分频电路：利用74LS74对秒脉冲进行分频，即可得到单位时间脉冲，控制各灯亮的时间。5硬件外部中断：用硬件外部中断模拟急救车的到达，当急救车到达时，两向为全红。 图一、方

5、案设计结构框图图二、PROTEUS仿真图正文字号小四，图形的图号及标题为五号，图形中的文字为五号或小五号【图形在WORD中用绘图绘制，最好用 VISIO绘制】【中文字体为宋体四号，英文及数字用Times New Roman，字间距为1.5倍】第2章 单元电路设计2.1、脉冲电路的设计图三、脉冲输出电路PROTEUS仿真图555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3

6、，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS

7、触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置

8、0，使输出为 0 电平。参数选择如下：R1=68K，R2=15K,，C=10uF输出信号的时间参数是： T=0.7（R1+R2）C=0.7R2C其中，为VC由上升到所需的时间，为电容C放电所需的时间。2.2 计数译码显示电路图四、计数译码显示电路PROTEUS仿真图由功能要求可知，需选用可予置数的可逆8421BCD码十进制计数器，这里选用74LS192，通过74LS48译码器及共阴极LED数码管。3.3 分频电路图五、分频电路PROTEUS仿真图十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为5:1:6所以若选4秒为一时间单位，则计数器每四秒输出一个脉冲。这里选用74LS74组成。3.4 时序控

9、制电路图六、时序控制电路PROTEUS仿真图由74LS164组成扭环形计数器，对单位时间t进行计数，经反相器组成的译码器输出，分别控制东西、南北各灯，其中黄灯为闪烁亮。各方向各灯的控制信号是由计数器输出Q0Q7取值关系的真值表（设灯亮为1，否则为0），求出简化以后的逻辑表达式，用译码器或者门电路实现。显示时间的控制信号，由南北方向的黄灯控制信号控制东西方向的绿灯时间计数器，东西方向的黄灯信号控制南北方向的绿灯时间计数器3.5自动与手动控制电路图七、自动与手动控制电路PROTEUS仿真图由与非门组成的基本RS触发器（又称抖动开关）作为手动开关信号，主要是便于电路调试。自动控制由秒信号产生电路（5

10、55组成）的输出经四分频形成单位时间t。若改变t，只需改变分频级数。若时间要求精确，可用晶体振荡器加以分频而得到秒信号。3.6 硬件外部电路图八、硬件外部中断电路硬件外部中断一般是指由计算机外设发出的中断请求，如：键盘中断、打印机中断、定时器中断等。外部中断是可以屏蔽的中断，也就是说，利用中断控制器可以屏蔽这些外部设备的中断请求。第3章 调试与检测3.1 检测由于电子电路设计要考虑很多因素，加之元器件性能的分散，以及许多人为因素的影响，一个组装好的电子电路不可能不经过调试即可满足要求。任何电子电路都必须经过认真细致的调试，才能获得满意的性能要求。在这个过程中用的最重要的仪器就是万用表3.1.1

11、调试方法电子电路调试方法有两种：分块调试和整体调试(1) 分块调试法分块调试是把总体电路按功能分成几个模块，对每个模块分别进行调试。模块调试的顺序最好按信号的流向，一块一块进行，逐步扩大调试范围，最后完成总调。实施分块调试有两种方法一种边安装边调试；另一种是总体电路一次组装完毕后再分块调试。分块调试的优点：问题出现范围小，可及时发现，易于解决。(2) 整体调试 此种方法是把整个电路组装完毕后，不进行分块调试，实行一次性总调。3.1.2调试步骤（1）检查电路对照电路图认真检查电路，首先查看电源是否接错或与地短接，然后检查各芯片是否安装牢固，最后对照电路图认真查看各芯片的管脚是否接错、漏接或出现多

12、接线的现象。（2）接通电源观察在做好第一步的基础上进行下一步。接通电源，如果出现异常现象立即关闭电源，按第一步重新检查电路对出现事故的电路部分进行着重的检查，直至发现并排除错误。（3）工作开关断开的情况下的调试 当第二步完成后，在断开开关的情况下用一个发光二极管检测脉冲信号的输出，各芯片的初始输出是否正确，如果存在问题，查找出原因并解决。（4）工作开关闭合的情况下的调试闭合工作开关，观察显示结果是否正确，如果存在问题继续调试。调试结束后观察调试后的结果是否符合设计要求。3.1.3调试后的结果各部分电路正常的工作。打开电源开关，各信号灯按设定规律发光，数码管显示数字，并且时间基本显示正确。3.1

13、.4调试中的故障及解决办法由于电路中的芯片、插线、面包板的质量、接触等都存在一定的问题，故调试中出现问题是不可避免的。调试过程中，发现以下问题：1. 数码管显示数字，但固定不变，不能测量。原因是74LS192的管脚接错。我们重新安装了计时电路。2. 数码管经常显示异常，某一段不显示或整个不亮，经过万用表检查，接线并没有错处，不经意间发现如果不小心碰到哪根线数码管会再次恢复正常，更换相应导线并确定数码管接触良好后再次打开电源，则数码管显示正常。3. 信号灯闪烁时间不对，时间过长或过短。原因是555计时器电路中电阻接错了，我们重接以后，电路正常工作。3.2检测接通电源，看信号灯的闪烁情况及数码管显

14、示情况，根据所出现的异常，每根导线的检测，再将相关的芯片检测。总 结【本部分主要总结所采用的技术方案，达到的结果，以后要改进的地方等】通过本次课程设计学习交通灯电路的设计与制作，让我有很多感受和体会，深切的感受到了电子技术在日常生活中的广泛应用，更加理解理论联系实际的意义，为以后的工作、学习奠定了基础。本次课程设计中主要还是通过查阅课本、图书馆相关资料并上网查有关芯片的引脚图才得以顺利完成。虽然设计出了电路，通过PROTEUS仿真成功，但还是有许多的不足之处。比如数码管显示电路可以再简化一些，只用两个数码管即可模拟，从而节省开支。设计过程中不仅要参考书本上知识，还要有些自己的东西加进去，由于本

15、次是分组完成的，可以在小组内讨论，集思广益，收集好的建议完成作品，更体会到了群体的力量。设计出电路以后可以考虑从另一个方面着手再设计一个方案，看可行性如何，尽可能的将各种方案的优点集中到一个方案上来。完成了本次课程设计，有种如释重负的感觉，同时也感到一点点自豪，可以用学到的知识完成一个看似平常但却包含很多知识的器件，大大提高了学习电子技术的积极性。这不仅仅是个人的成功，也是我们小组的成功，大家的功劳，享受到了团队精神带来的快乐。以后的学习生活中，大家更要相互帮助、学习，集思才能广益，才能创作出好的作品。希望以后会有更多的让自己动手实践的机会来提高自己的实践能力。同时，在平时要要求自己多看书，多

16、查阅相关资料，完备自己的知识体系，相信在以后的实践活动中会做出更好的作品。参 考 文 献1 李心合.知识经济对传统会计的挑战J.财经研究,1998.12 2 刘朝英,宋哲英,宋雪玲.MATLAB在模糊控制系统中的应用J.计算机仿真,2001.18 3 辛希孟.信息技术与信息服务国际研讨会论文集：A集C.北京：中国社会科学出版社，1994.5 4 冯西桥. 核反应堆压力管道与压力容器的LBB分析R.北京：清华大学核能技术设计研究院，1997. 5郭路.XML数据传输的安全加密EB/OL. /xml/xmlb2b/index5.shtml, 2001-06-04/2001-10-04. 附 录此部分可以没有答辩记录及评分表 课题名称数字竞赛抢答器答辩教师（职称）周珍艮（副教授） 答辩时间20122013学年第一学期 第 周答辩评语