简易交通信号灯控制器课程设计_精品.doc

《电工与电子技术基础》课程设计报告 题 目 简易交通信号灯控制器 学 院（部） 汽车学院 专 业 汽车运用工程 班 级 学生姓名 学 号 5 月 30 日至 6 月 30 日 共 5 周 指导老师（签字） 1、课题名称与技术要求: (1)被测信号的频率范围100Hz~10KHz; (2)输入信号为正弦信号或方波信号; (3)四位数码管显示所测频率,并用发光二极管表示单位; (4)具有超量程报警功能. 2、摘要 频率计在数字电路中被广泛应用，他可以实现对周期信号的频率测量，从而间接地对信号周期的测量，打破了计时器不能对高频信号周期测量的限制。随着电子技术的高速发展，大规模集成芯片的出现以及可编程控制技术的提高，频率计的设计从传统的单元设计步入可自动控制的集成设计，极大地提高了频率计的精确度，使得电路设计简单化，更为清晰明了。本设计通过对高频小信号或大信号的放大整形或衰减放大整形，是被测信号转变为同频率等幅度的方波信号，然后使此信号通过有标准时基电路控制的闸门，再依次通过计数器、锁存器、译码器，最后由数码管以十进制形式显示频率值。 3、总体设计方案论证及选择 数字频率计的设计有多种方法，从采用的芯片类型和技术划分,有五中设计方案： 方案一：采用通用中小规模集成芯片SSI,MSI等纯硬件设计,方法比较繁琐和陈旧，在技术上是可行的，可以简化电路的设计，但对于设计中要求的某些指标，采用专块模块来完成比较困难，及扩展极为不便。 方案二：采用单片数字频率计芯片,如ICM7216等专用芯片硬件实现,简单易行,但只有固定的一般功能和通用的基本指标。例如，由美国Intersil公司首先研制的单片频率计ICM7216D专用测频大规模集成芯片。它是标准的28引脚的双列直插式集成电路，采用单一的+5V稳压电源工作。它内含 高频振荡器、10进制计数器、7段译码器、位多路复用器、能够直接驱动LED显示器的8段—段码驱动器、8位—位码驱动器。其基本的测频范围为DC至10MHz，若加预置的分频电路，则上限频率可达40MHz或100MHz，单片频率计ICM7216D只要加上晶振、量程选择、LED显示器等少数器件即可构成一个DC至40MHz的微型频率计，可用于频率测量、机械转速测量等方面的应用。CPLD是一PLD器件的采用CPLD可CPLD和高效的，可通采用CPLD配合单片机的设计方案，具有造价较低、速度高、精度高的优点，并且可以通过软件下载而达到仪器硬件升级的目利用FPGA进行测频计数，单片机实施控制实现多功能频率计的设计频率计利用FPGA来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数。利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理和显示输出。55定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路，应用十分广泛,它由集成定时电路和CMOS集成定时电路,这二者功能完全相同,不同之处是:TTL集成定时电路的驱动能力比CMOS集成定时电路大555集成定时器内部逻辑电路和外引线排列如下： 由555构成的多谐振荡器 当k接1Hz 端时，发光二级管发光，以示单位。其中的参数如下设定： 考虑到充电和放电时间较长，取C=100uF。根据tp11 =0.7R1C=1s，tp12=0.7RoC=0.3s ，可算得：R1=142.86 KΩ，Ro= 4.286 KΩ ，其输出波形如下 由以上波形图可以得到Q端的信号可作为锁存信号Y,使得显示器的显示不受下一个标准时间1s(或0.01s)的计数影响,锁存持续时间1.3s.由Q端信号与CP通过一与非门可得清零信号Z,其逻辑电路图如下: 当k接1kHz端时，指示1kHz单位的发光二极管发光。其中的参数如下设定： 根据 tp21=0.7 R2 C=0.01s， 可算得R2=143Ω。其输出波形如下 将标准时间信号1s(或0.01s)输入JK触发器的CP端，J和K都接高电位，其输出状态为零。根据JK触发器后沿触发的特性可得如下： 闸门电路 要记录在1s标准时间信号内待测信号的高电平数,而且只能使待测信号在1s的高电平时有输出,其它均为低电平,于是就要控制信号脉冲通过闸门,以便于控制计数器的输入脉冲.使计数器实现在1s的标