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十字路口的交通燈控制電路設(shè)計(jì) 摘 要 本論文主要闡述了交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。隨著中國(guó)加入WTO，我們不但要在經(jīng)濟(jì)、文化、科技等各方面與國(guó)際接軌，在交通控制方面也應(yīng)與國(guó)際接軌。俗話說(shuō)“要想富，先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路還是無(wú)法保障暢通安全。作為交通控制的重要組成部份的交通信號(hào)燈也應(yīng)國(guó)際化。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒(méi)有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。以下就交通燈控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)調(diào)試等問(wèn)題來(lái)進(jìn)行具體分析討論。 關(guān)鍵詞：交通燈 自動(dòng)控制 定時(shí)準(zhǔn)確 報(bào)警 高速 目 錄 一、 對(duì)交通信號(hào)燈的控制 6 1．1題目要求 6 二、 交通燈的組成 6 2．1交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖 6 2．2交通燈運(yùn)行狀態(tài) 7 2．2．1一般十字路口的交通燈控制系統(tǒng)的工作過(guò)程 8 三、 單元電路的設(shè)計(jì) 10 3．1秒脈沖發(fā)生器 10 3．2定時(shí)器 11 3．3控制器 13 3．4譯碼器 14 3．5交通信號(hào)燈 16 3．6整個(gè)交通燈控制系統(tǒng)的布局 16 四、 PCB的制作 16 4．1原理圖的繪制 17 4．2 PCB的排線 17 五、 焊接技術(shù) 17 5.1導(dǎo)線的焊接 17 5．1．1焊接操作姿勢(shì)與衛(wèi)生 18 5．1．2焊接的基本操作 18 5．2印制電路板的焊接 20 5．3 焊后處理 21 六、 仿真過(guò)程與效果分析 21 6．1電路試調(diào) 22 6．1．1調(diào)試前的檢查 22 6．2調(diào)試中注意的事項(xiàng) 23 6．3通電后的測(cè)試 23 6．4操作說(shuō)明 24 七、 元器件清單 25 八、 結(jié)束語(yǔ) 26 九、 謝 詞 27 十、 參考文獻(xiàn) 28 一、 對(duì)交通信號(hào)燈的控制 1．1題目要求 1. 信號(hào)燈收一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。 2. 南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮?xí)r應(yīng)該關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并報(bào)警。 3. 南北紅燈亮維持25s，在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮并維持20s，到20s時(shí)東西綠燈閃爍，閃爍3s后熄滅。在東西綠燈熄時(shí)，東西黃燈亮，并維持2s，到2s時(shí)，東西黃燈滅，東西紅燈亮，同時(shí)南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。 4. 東西紅燈亮維持30s，南北綠燈維持25s，然后閃爍3s熄滅，同時(shí)南北黃燈亮，維持2s后熄滅。這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。 5. 周而復(fù)始。 二、 交通燈的組成 2．1交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖 如圖2、1所示。它主要由控制器、定時(shí)器、譯碼器和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時(shí)器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)器和譯碼器的工作。圖中： TL: 表示甲車道或乙車道綠燈亮的時(shí)間間隔為25秒，即車輛正常通行的時(shí)間間隔。定時(shí)時(shí)間到，TL=1，否則，TL=0。 TY：表示黃燈亮的時(shí)間間隔為5秒。定時(shí)時(shí)間到，TY=1，否則，TY=0。 ST：表示定時(shí)器到了規(guī)定的時(shí)間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)。 由它控制定時(shí)器開(kāi)始下個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)。 圖2、1 交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖 2．2交通燈運(yùn)行狀態(tài) 兩方向車道的交通燈的運(yùn)行狀態(tài)共有4種(因人行道的交通燈和車道的交通燈是同步的,所以不考慮)，如圖2、2所示 圖2、2兩方向車道的交通燈的運(yùn)行狀態(tài) 2．2．1一般十字路口的交通燈控制系統(tǒng)的工作過(guò)程 （1）如圖2、2狀態(tài)0所示，甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間隔TL時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 （2）如圖2、2狀態(tài)1所示，甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行，乙車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 （3）如圖2、2狀態(tài)2所示，甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TL時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 （4）如圖2、2狀態(tài)3所示，甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)1。 交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由控制器進(jìn)行控制。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如下表2.2.1所示。 控制器狀態(tài) 信號(hào)燈狀態(tài) 車道運(yùn)行狀態(tài) S0（00） S1（01） S2（11） S3（10） 甲綠，乙紅 甲黃，乙紅 甲紅，乙綠 甲紅，乙黃 甲車道通行，乙車道禁止通行 甲車道緩行，乙車道禁止通行 甲車道禁止通行，乙車道通行 甲車禁止道通行，乙車道緩行 表2.2.1 控制器工作狀態(tài)及其功能 控制器應(yīng)送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號(hào)。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，把燈的代號(hào)和燈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)合二為一，并作如下規(guī)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ASM圖，如圖2、3所示。設(shè)控制器的初始狀態(tài)為S0（用狀態(tài)框表示S0），當(dāng)S0的持續(xù)時(shí)間小于25秒時(shí)，TL=0（用判斷框表示TL），控制器保持S0不變。只有當(dāng)S0的持續(xù)時(shí)間等于25秒時(shí)，TL=1，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST（用條件輸出框表示ST），并轉(zhuǎn)換到下一個(gè)工作狀態(tài)。依此類推可以弄懂ASM圖所表達(dá)的含義。 圖2、3 交通燈控制器的ASM 三、 單元電路的設(shè)計(jì) 3．1秒脈沖發(fā)生器 脈沖信號(hào)發(fā)生器用的是555定時(shí)器構(gòu)成多諧震蕩器，震蕩頻率為： f=1.43/(R1+2R2)C 電路圖如圖3、1所示： 圖3、1 秒脈沖產(chǎn)生器 3．2定時(shí)器 定時(shí)器由與系統(tǒng)秒脈沖（由上面時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器提供）同步的計(jì)數(shù)器構(gòu)成，要求計(jì)數(shù)器在狀態(tài)信號(hào)ST作用下，首先清零，然后在時(shí)鐘脈沖上升沿作用下，計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始進(jìn)行增1計(jì)數(shù)，向控制器提供模5的定時(shí)信號(hào)TY和模25的定時(shí)信號(hào)TL。 計(jì)數(shù)器選用集成電路74LS163進(jìn)行設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)便。74LS163是4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，它具有同步清零、同步置數(shù)的功能。74LS163的外引線排列圖和時(shí)序波形圖如圖3、2和圖3、3所示，其功能表如表3、1所示。圖中， 是低電平有效的同步清零輸入端， 是低電平有效才同步并行置數(shù)控制端，CTp、CTT是計(jì) 圖12、2 交通燈的ASM圖數(shù)控制端，CO是進(jìn)位輸出端，D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，Q0～Q 3是數(shù)據(jù)輸出端。由兩片74LS163級(jí)聯(lián)組成的定時(shí)器電路如圖3、4所示。 圖3、2 74LS163的外引線排列圖 圖3、3 74LS163時(shí)序波形圖 表3、1 74LS163功能表 圖3、4 定時(shí)器電路圖 3．3控制器 控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號(hào)燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。從ASM圖可以列出控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表3、2所示。選用兩個(gè)D觸發(fā)器FF1、FFO做為時(shí)序寄存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件為TL和TY，當(dāng)控制器處于Q1n+1Q0n+1＝ 00狀態(tài)時(shí)，如果TL＝ 0，則控制器保持在00狀態(tài)；如果，則控制器轉(zhuǎn)換到Q1n+1Q0n+1＝ 01狀態(tài)。這兩種情況與條件TY無(wú)關(guān)，所以用無(wú)關(guān)項(xiàng)"X"表示。其余情況依次類推，同時(shí)表中還列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST。 表3、2 控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 根據(jù)表3、2可以推出狀態(tài)方程和轉(zhuǎn)換信號(hào)方程，其方法是：將Q1n+1、Q0n+1和 ST為1的項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的輸人或狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件變量相與，其中"1"用原變量表示，"0"用反變量表示，然后將各與項(xiàng)相或，即可得到下面的方程： 根據(jù)以上方程，選用數(shù)據(jù)選擇器 74LS153來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)D觸發(fā)器的輸入函數(shù)，將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值（Q1n、Q0n）加到74LS153的數(shù)據(jù)選擇輸入端作為控制信號(hào)．即可實(shí)現(xiàn)控制器的功能?？刂破鞯倪壿媹D如圖3、5所示。圖中R、C構(gòu)成上電復(fù)位電路 。 圖 3、5控制器邏輯圖 3．4譯碼器 譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出 Q1、 Q0的4種工作狀態(tài)，翻譯成甲、乙車道上6個(gè)信號(hào)燈的工作狀態(tài)。控制器的狀態(tài)編碼與信號(hào)燈控制信號(hào)之間的關(guān)系如表 3、3所示。 表3、3控制器狀態(tài)編碼與信號(hào)燈關(guān)系表 狀態(tài) AG AY AR BG BY BR 00 1 0 0 0 0 1 01 0 1 0 001 10 0 0 1 100 11 0 0 1 010 由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生了周期性變化的CP脈沖，一部分送給了定時(shí)器的74LS163芯片，另一部分送給了控制器的74LS74芯片。在脈沖ST同時(shí)加到定時(shí)器74LS163芯片的情況下，通過(guò)芯片74LS00將會(huì)輸出TY、T/Y/；TL、T/L/、即TY和T/Y/放大的結(jié)果是秒脈沖的5倍；TL和T/L/放大的結(jié)果是秒脈沖的25倍。前者輸出的信號(hào)是后者的1/5。將定時(shí)器輸出的TY、T/Y/；TL、T/L/分別作用于控制器的芯片74LS153中，在CP脈沖置于芯片74LS74中會(huì)輸出高低變化的電平?？刂破髦械男盘?hào)在送給由芯片74LS00組成的譯碼器后再通過(guò)電路中的指示燈和200歐的電阻從而得到交通燈的邏輯電路，這種電路的結(jié)果最終通過(guò)小燈的正常閃爍來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖3、6 譯碼器部分的邏輯圖 3．5交通信號(hào)燈 六個(gè)發(fā)光二極管(注意二極管的極性) 3．6整個(gè)交通燈控制系統(tǒng)的布局 見(jiàn)附件 四、 PCB的制作 4．1原理圖的繪制 把副表的原理圖在Protel2004中繪制出來(lái)。 4．2 PCB的排線 五、 焊接技術(shù) 5.1導(dǎo)線的焊接 導(dǎo)線焊接在電子產(chǎn)品裝配中占有重要位置。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)故障的電子產(chǎn)品中，導(dǎo)線焊點(diǎn)的失效率高于印制電路板，有必要對(duì)導(dǎo)線的焊接工藝給予特別的重視。 5．1．1焊接操作姿勢(shì)與衛(wèi)生 焊劑揮發(fā)出的化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體有害的，如果操作時(shí)鼻子距烙鐵頭太近，則很容易將有害氣體吸入。一般烙頭距鼻子至少不少于30cm，通常400cm以上為宜。 電烙鐵拿法有幾種，一般在操作臺(tái)上焊接電路板時(shí)多采用握筆法。使用烙鐵要配置烙鐵架，電烙鐵使用之后要穩(wěn)妥放于烙鐵架上，注意導(dǎo)線等物不要碰觸烙鐵頭。 由于焊錫絲成分中，鉛占一定比例，眾所周知鉛是對(duì)人體有害的重金屬，因此操作時(shí)應(yīng)戴手套或操作后洗手，避免將其食入。 5．1．2焊接的基本操作 (1)焊件表面處理 手工烙鐵焊接中遇到的焊件是各種各樣的電子元件和導(dǎo)線，除非在規(guī)模生產(chǎn)條件下使用“保鮮期”內(nèi)的電子元件，一般情況下遇到的焊件往往都需要進(jìn)行表面清理工作，去除焊接面上的銹跡、油污、灰塵等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)。手工操作常用機(jī)械刮磨和酒精、丙酮擦洗等簡(jiǎn)單易行的方法。 (2)預(yù)焊 預(yù)焊就是將要錫焊的元器件引線或?qū)Ь€的焊接部位預(yù)先用焊錫潤(rùn)濕，一般也稱為鍍錫，上錫，搪錫等。稱此過(guò)程為“預(yù)焊”是準(zhǔn)確的，因?yàn)槠溥^(guò)程和機(jī)理都是錫焊的全過(guò)程──焊料潤(rùn)濕焊件表面，靠金屬的擴(kuò)散形成結(jié)合層后而使焊件表面“鍍”上一層焊錫。其實(shí)預(yù)焊并不是錫焊必不可少的步驟，但在手工焊接特別是維修，調(diào)試，研制工作中預(yù)焊可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。如圖13所示： 圖13 焊接過(guò)程圖 （3）不要用過(guò)量的焊劑 適量的焊劑是必不可少的，但絕不是越多越好。過(guò)量的松香不僅造成焊后焊點(diǎn)周圍難以清潔，而且延長(zhǎng)了焊接時(shí)間（松圖13 元件的引腳與預(yù)焊 香溶化、揮發(fā)會(huì)帶走熱量），降低工作效率；而當(dāng)加熱時(shí)間不足時(shí)又容易夾雜到焊錫中形成“夾渣”缺陷；對(duì)開(kāi)關(guān)元件的焊接，過(guò)量的焊劑容易流到觸點(diǎn)處，造成 接觸不良。合適的焊劑量應(yīng)該是僅能浸濕將要形成的焊點(diǎn)。對(duì)使用松香芯的焊錫絲來(lái)說(shuō)，基本不需要再涂焊劑。 （4)持烙鐵頭的清潔 因?yàn)楹附訒r(shí)烙鐵長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，又接觸焊劑等受熱分解的物質(zhì)，其表面很容易氧化而形成一層黑色雜質(zhì)，這些雜志幾乎形成隔熱層，使烙鐵頭失去加熱作用。因此要隨時(shí)在烙鐵架上蹭去雜志。用一塊濕布或濕海綿隨時(shí)擦烙鐵頭，也是常用的方法。 (5)熱要靠焊錫橋 非流水線作業(yè)中，一次焊接的焊點(diǎn)是多種多樣的，我們不可能不斷換烙鐵頭。要提高烙鐵頭加熱的效率，需要形成熱量傳遞的焊錫橋。所謂焊錫橋，就是靠烙鐵上保留少量焊錫作為加熱時(shí)烙鐵頭與焊件之間傳熱的橋梁。顯然由于金屬液的導(dǎo)熱效率遠(yuǎn)高于空氣，而使焊件很快被加熱到焊接溫度（如圖14）。應(yīng)注意作為焊錫橋的錫保留不可過(guò)多。 圖14 焊錫橋作用 （6）焊錫量要合適 過(guò)量的焊錫不但毫無(wú)必要地消耗了較貴的焊錫，而且增加了焊接時(shí)間，相應(yīng)降低了工作速度。更為嚴(yán)重的是在高密度的電路中，過(guò)量的錫很容易造成不易覺(jué)察的短路。但是焊錫過(guò)少不能形成牢固的結(jié)合，降低焊點(diǎn)強(qiáng)度，特別是在電路板上焊導(dǎo)線時(shí)，焊錫不足往往造成導(dǎo)線脫落，如圖15所示。 圖15 焊點(diǎn)的狀態(tài) （7）元件要固定 在焊錫凝固之前不要使焊件移動(dòng)或震動(dòng)，特別是用鑷子夾住焊件時(shí)一定要等焊錫凝固再移去鑷子。這是因?yàn)楹稿a凝固過(guò)程是結(jié)晶過(guò)程。根據(jù)結(jié)晶原理，在結(jié)晶期間受到外力（焊件移動(dòng)）會(huì)改變結(jié)晶條件，導(dǎo)致晶體粗大，造成所謂“冷焊”。外觀現(xiàn)象是表面無(wú)光澤呈豆渣狀；焊點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，容易有氣隙和裂縫，造成焊點(diǎn)強(qiáng)度過(guò)低，導(dǎo)電性能差。因此在焊錫凝固前一定要保持焊件靜止。實(shí)際操作時(shí)可以用各種合適的方法將焊件固定，或使用可靠的夾持措施。 5．2印制電路板的焊接 焊接印制板，除遵循錫焊要領(lǐng)外，以下幾點(diǎn)須特別注意： （1）電烙鐵，一般應(yīng)選內(nèi)熱式20～35W或調(diào)溫式，烙鐵的溫度不超過(guò)300℃的為宜。烙鐵頭形狀應(yīng)分局印制板焊盤大小采用鑿形或錐形，目前印制板發(fā)展趨勢(shì)是小型密集化，因此一般常用小型圓錐烙鐵頭。 焊接的焊接角度 （2） 加熱方法，加熱時(shí)應(yīng)盡量使烙鐵頭同時(shí)接觸印制板上銅箔和元器件引線（圖七）。對(duì)較大的焊盤（直徑大于5mm）焊接時(shí)可移動(dòng)烙鐵，即烙鐵繞焊盤轉(zhuǎn)動(dòng)，以免長(zhǎng)時(shí)間停留一點(diǎn)導(dǎo)致局部過(guò)熱，如圖八所示。 （3） 金屬化孔的焊接，兩層以上電路板的孔都要進(jìn)行金屬化處理。焊接時(shí)不僅要讓焊料潤(rùn)濕焊盤，而且孔內(nèi)也要潤(rùn)濕填充。因此金屬化孔加熱時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)于單面板。 （4） 焊接時(shí)不要用烙鐵頭摩擦焊盤的方法增強(qiáng)焊料潤(rùn)濕性能，而要靠表面清理和預(yù)焊。 （5）耐熱性差的元器件應(yīng)使用工具輔助散熱（圖十八）。 5．3 焊后處理 （1） 剪去多余引線，注意不要對(duì)焊點(diǎn)施加剪切力以外的其他力。 （2） 檢查印制板上所有元器件引線焊點(diǎn) ，修補(bǔ)缺陷。 （3） 根據(jù)工藝要求選擇清洗液清洗印制板。一般情況下使用松香焊劑后印制板不用清洗。 六、 仿真過(guò)程與效果分析 6．1電路試調(diào) 電路連接完后，要進(jìn)行調(diào)試，以檢測(cè)是否達(dá)到要求。實(shí)踐表明，一個(gè)電子裝置，即使按照設(shè)計(jì)的電路參數(shù)進(jìn)行安裝往往也難于達(dá)到預(yù)期效果。這是因?yàn)槿藗冊(cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，不可能周全地考慮各種復(fù)雜的客觀問(wèn)題，必須通過(guò)安裝后的測(cè)試和調(diào)整，來(lái)發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案的不足。然后采取措施加以改進(jìn)，使裝置達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。因此調(diào)整電子電路的技能對(duì)從事電子技術(shù)及有關(guān)領(lǐng)域工作的人員來(lái)說(shuō)，是不應(yīng)缺少的。調(diào)試的常用儀器有：萬(wàn)用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器。 6．1．1調(diào)試前的檢查 電子安裝完畢，通常不宜急于通電，要形成這種習(xí)慣，先要仔細(xì)檢查。其檢查內(nèi)容包括： （1） 連線是否正確 檢查的方法通常有兩種方法： a.按照電路圖檢查安裝的線路 這種方法的特點(diǎn)是根據(jù)電路圖連線，按一定順序安裝好的線路，這樣比較容易查出哪里有錯(cuò)誤。按照實(shí)際線路來(lái)對(duì)照原理圖電路進(jìn)行查線這是一種以元件為中心進(jìn)行查線的方法。把每個(gè)元件引腳的線一次查清，檢查每個(gè)去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯(cuò)線和少線，還容易查出多線。 為了防止出錯(cuò)，對(duì)于已查過(guò)的線通常應(yīng)在電路圖上做出標(biāo)記，最好用指針式萬(wàn)用表“歐姆1”擋，或數(shù)字萬(wàn)用表“歐姆擋”的蜂鳴器來(lái)測(cè)量，可直接測(cè)量元、器件引腳，這樣可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。 b．元器件的安裝情況 檢查元器件引腳之間有無(wú)短路和接觸不良，尤其是電源和地腳，發(fā)光二極管“+”、“-”極不要接反。 (2)調(diào)試方法與原則 通電觀察 把經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量的電源接入電路。觀察有無(wú)異常現(xiàn)象，包括有無(wú)元件發(fā)熱，甚至冒煙有異味電源是否有短路現(xiàn)象等；如有此現(xiàn)象，應(yīng)立即斷電源，待排除故障后才能通電。 一步對(duì)電路參數(shù)提出合理的修正。 6．2調(diào)試中注意的事項(xiàng) 為了保證效果，必須減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度。為此，需注意以下幾點(diǎn)： （1） 正確使用測(cè)量?jī)x器的接地端 （2） 測(cè)量電壓所用儀器的輸入端阻抗必須遠(yuǎn)大于被測(cè)處的等效阻抗。因?yàn)?，若測(cè)量?jī)x器輸入阻抗小，則在測(cè)量時(shí)會(huì)引起分流給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很大的誤差。 （3） 儀器的帶寬必須大于被測(cè)電路的帶寬。要正確選擇測(cè)量點(diǎn)。 （4） 用同一臺(tái)測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量進(jìn)，測(cè)量點(diǎn)不同，儀器內(nèi)阻引起的誤差大小將不同。 （5） 調(diào)試過(guò)程中，不但要認(rèn)真觀察和測(cè)量，還要于記錄。記錄的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)條件，觀察的現(xiàn)象，測(cè)量的數(shù)據(jù)，波形和相位關(guān)系等。只有有了大量的可靠實(shí)驗(yàn)記錄并與理論結(jié)果加以比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，完善設(shè)計(jì)方案。 （6） 調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障，要認(rèn)真查找故障原因，切不可一遇故障解決不了的問(wèn)題就拆掉線路重新安裝。因?yàn)橹匦掳惭b的線路仍可能存在各種問(wèn)題。我們應(yīng)該認(rèn)真檢查.調(diào)試結(jié)果是否正確，很大程度受測(cè)量正確與否和測(cè)量精度的影響。對(duì)于本交通燈來(lái)說(shuō)，只要不出現(xiàn)異常的現(xiàn)象，一般不需要調(diào)試，直接進(jìn)行測(cè)量。測(cè)試電路中線路是否接通同上用萬(wàn)用表的歐姆檔，測(cè)試每一組的連通的線，將兩表筆接到被測(cè)的一組線的起始線和末端線的兩端，看電阻是否為零，如果是零，則證明是通的；如果是無(wú)窮大，則證明中間有線是短開(kāi)的，則要一根一根的檢查該組的沒(méi)一根線，直到查出為止。 6．3通電后的測(cè)試 （1）測(cè)試電源 用萬(wàn)用表的直流電壓檔，測(cè)試輸入電源的電壓，看是否達(dá)到額定電壓（本產(chǎn)品為+5V），如果不是，則換電源。 （2）測(cè)試芯片的電源輸入端 同上用萬(wàn)用表的直流電壓檔，測(cè)試芯片的接地端與接電源端的點(diǎn)呀，看是否達(dá)到芯片的額定電壓（本產(chǎn)品所用的芯片都是+5V），如果不是，則檢查其線路是否接錯(cuò)。 6．4操作說(shuō)明 1、根據(jù)題目的要求，整個(gè)交通燈控制系統(tǒng)需要有個(gè)時(shí)間顯示器，6個(gè)交通信號(hào)燈。但由于芯片沒(méi)有,只有用實(shí)驗(yàn)室的示波器來(lái)看秒脈沖時(shí)間。 2、打開(kāi)總開(kāi)關(guān)，便可以進(jìn)行交通燈控制系統(tǒng)的仿真，電路默認(rèn)把通車時(shí)間設(shè)為25秒，打開(kāi)總開(kāi)關(guān)，東西方向車道的綠燈亮；南北方向車道的紅燈亮，示波器，顯示時(shí)間為25秒，然后黃燈以每一秒的速度閃亮，東西方向車道的綠燈轉(zhuǎn)換為黃燈，而且黃燈每秒閃一次，其余燈都不變。再過(guò)4秒后，電路又轉(zhuǎn)換成預(yù)置的25秒，東西方向車道的黃燈轉(zhuǎn)換為紅燈，人行道的紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈；南北方向車道的紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈，人行道的綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈。如此循環(huán)下去。具體時(shí)間見(jiàn)下圖： 南北 東西 時(shí)間 （S） 綠燈 黃燈 紅燈 綠燈 黃燈 紅燈 1 0 0 0 0 0 25 0 1 0 0 0 1 4 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 交通燈校驗(yàn)時(shí)間圖 七、 元器件清單 集成電路 74LS74 1片 74LS10 1片 74LS09 1片 74LS153 2片 74LS163 3片 74LS00 1片 74LS04 1片 N555 1片 芯片座若干 電容 10μF , 0.01μF , 1μF , 0.1μF 各一支 電阻 47KΩ 兩個(gè) 1KΩ 一個(gè) 發(fā)光二極管 6 個(gè) PCB板一塊 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。電路原理和連接，和芯片上的選擇,也略懂。鞏固數(shù)字邏輯電路的理論知識(shí)， 方案總共只用了八個(gè)芯片，對(duì)163計(jì)數(shù)器更加了解，懂得它的功能與其它芯片替換等.使DJ觸發(fā)器從書本上的理論知識(shí)聯(lián)系到實(shí)際,讓我更加了解它的功能.還有如何利用555芯片產(chǎn)生秒脈沖.計(jì)數(shù)器的工作原理。 更重要的是如何將邏輯電路靈活運(yùn)用于實(shí)際生活。同時(shí)也加強(qiáng)了PCB板的制作，使之更加很好的利用Protel 99；協(xié)作的重要性。我沉得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，主要是因?yàn)闆](méi)有動(dòng)手實(shí)踐過(guò)吧！認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。故一個(gè)小小的課程設(shè)計(jì)，對(duì)我們的作用是如此之大。 謝 詞 本次關(guān)于簡(jiǎn)易交通燈的設(shè)計(jì)與制作是在**老師以及其他輔導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，和同組內(nèi)其他成員的共同交流下才得以順利完成。經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)把我在大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)電年來(lái)所學(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，既鍛煉了我們的實(shí)際操作能力，又使理論知識(shí)得以加強(qiáng)和升華，激發(fā)了創(chuàng)新意識(shí)。 同時(shí)也要感謝衡陽(yáng)遠(yuǎn)達(dá)公司，為我們提供電子元器件。特別感謝與我同組的兩為組員，在工作中我們積極配合、勇于創(chuàng)新。通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我們自身的動(dòng)手能力得到了很大的提高，使我們走出了實(shí)踐的盲區(qū)，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及工作后的動(dòng)手打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后感謝學(xué)院為我們提供了難得的機(jī)會(huì)。再次感謝各位老師和同學(xué)們的幫助! 八、 參考文獻(xiàn) 1.《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)講義》 湖南工學(xué)院 2.《電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分》 高等教育出版社 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