2022年电子实验-交通控制灯 .pdf

电子科技大学实验报告学生姓名：丁启程学号： 2012029170009 指导老师：曾洁日期： 2014 年 12 月 22日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 一、实验项目名称交通控制灯二、实验内容设计并实现一个十字路口的交通控制灯。具体要求：以 4 个红色指示灯、 4 个绿色指示灯和 4 个黄色指示灯模拟路口的东、西、南、北 4 四个方向的红、绿、黄交通灯。控制这些指示灯，使它们按下列规律亮和灭：1、 东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。东西方向通车，时间30 秒； 2 、 东西方向黄灯闪烁，南北方向红灯亮，时间2 秒；3、 东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，南北方向通车，时间30 秒； 4 、 东西方向红灯亮，南北方向黄灯闪烁，时间2 秒； 5 、 返回 1，继续运行。设计提示：（1） 黄灯闪烁可通过连续亮0.5 秒，灭 0.5 秒实现；（2） 设计中的时钟信号可由555 多谐振荡器及分频电路产生。三、方案论证本次实验是基于 Multisim软件的仿真实验。通过实验要求，可以得出指示灯的总周期是 64s；而根据提示黄灯的亮灭规律，设计时钟的周期是0.5 秒。本次实验的时钟是由555 定时器产生的多谐振荡器产生。因此可以设计一个128进制计数器， 设计一个分频电路。 分频电路可以由74LS163芯片和一些逻辑门电路组成。最终进行仿真实验观察交通灯的明灭规律和仿真波形，验证电路设计的是否合理。四、电路原理简介本次实验用到两个芯片。555 定时器是的功能之一是产生多谐振荡电路，555 定时器产生多谐振荡电路的电路原理图如图1，图 1 555 定时器构成多谐振荡电路原理图对通过电路原理的分析，可以推出产生的输出信号的周期为：CR）（212R2lnT名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 为了使信号的周期为0.5s，因此设计电阻31428R1，k20R2，F10C。128 进制计数器有两片74LS163级联得到。74LS163引脚图如图2：图 2 74LS163引脚图74LS163功能表如表1：表 1 74LS163功能表五、单元电路设计本次电路的有两个单元的组成，一个是时钟产生电路，一个是分频电路。1.时钟产生电路如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2.分频电路如下：分频电路的128 计数器是由两片74LS163级联产生， 直接计数， 只取低 7 位。就构成了128 进制计数器。计数和交通灯明灭关系如下。表 2 计数和交通灯明灭关系灯计数东西红灯东西绿灯东西黄灯南北红灯南北绿灯南北黄灯00000000111011 灭亮灭亮灭灭01111000111111 灭灭闪亮灭灭10000001111011 亮灭灭灭亮灭11111001111111 亮灭灭灭灭闪总电路图如下名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 总电路图六、实验数据整理及结果分析实验仿真结果和预期结果一致。因为时钟周期比交通灯的周期小得多，而不同方向同一种颜色的灯的规律相同，所以记录时钟波形和红绿黄三种灯的波形。时钟和灯波形如下. 时钟和红灯波形名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 时钟和绿灯波形时钟和黄灯通过仿真结果的波形观察，由于时钟信号的周期比灯的周期小的多，通过对波形图的分析。可以看到，红灯总是64 个时钟周期亮，64 个周期灭的规律明灭；绿灯是60 个时钟周期的亮， 68 个周期灭的规律明灭：黄灯总是124 个时钟周期灭，然后在四个时钟周期内明灭个两次。七、实验中遇到的问题及解决办法1、因为实验仿真速度比较慢，为了较快得到波形，先适当改变电路元件大小，是产生的时钟周期小一些。2、在实验用示波器测黄灯波形时，测的波形不是很合理，就在示波器和黄灯之间加了一个缓冲器，波形就比较合理了。八、实验结论设计电路基本实现的所有的要求。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -