交通灯控制器课程设计说明书

1、交通灯控制器课程设计说明书课程设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：题目：交通灯控制器指导教师： 职称：2010年1月15日目录1、实验任务32、实验目的33、设计方案34、参考电路设计45、实验仪器设备96、实验心得1013一. 实验任务设计一个交通灯控制器，具体要求如下：1、以红，黄，绿三种颜色的发光管作为交通灯。绿灯亮表示可以通行, 红灯亮表示禁止通行.黄灯亮表示未通过的车辆禁止通行.2、每次放行时间为30秒，红转绿或绿转红时，需黄灯亮5秒作为过度。二. 实验目的1、掌握电子电路的一般设计方法和设计流程。2、学习使用PROTEL软件绘制电路原理图和印刷版图。3、掌握应用EWB对设计的电路

2、进行仿真，通过仿真结果验证设计的 正确性。三. 设计方案交通灯控制器参考方案图1图1为交通灯控制器的一个参考设计方案。在这一方案中，系统主要由 控制器.定时器脉冲信号发生器.译码器信号灯组成。TL.TY为定时器的输出信号，ST为控制器的输出信号。当车道绿灯亮时，定时器开始记时，当记时到30秒时，TL输出为1,否则，TL=0；当车道黄灯亮后，定时器开始记时，当记时到5秒时，TY输出为1,否则，TY=0；ST为状态转换信号，当定时器数到规定的时间后，由控制器发出状态转换信号，定时器开始下一个工作状态的定时计数。00 .01 . 11.控制器状态信号灯状态so (00)红灯亮S1 (01)黄灯亮S2

3、 (11)绿等亮S3 (10)黄灯亮交通信号灯有四个状态,用SO.来表SI. S2 S3示，并且分别分配编码状态为控制状态为:表1 状态转换表图2画出了控制器的状态转换图，图中TY和TL为控制器的输入信号,ST为控制器的输出信号。图2.状态转换图四. 参考电路设计1 .定时器电路定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成， 要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下， 计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模30的定 时信号TLo计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。74LS163是4位二进制同步计数器，它具有同步清零

4、、同步置数的功能。CTp、CTT是交通灯的 ASM图数控制端，C0是进位输出端，D0D3是并行数据输入端，Q0Q 3是数 据输出端。由两片74LS163级联组成的定时器电路如图3所示。TY和TL为计数 器的输出信号。ST为状态转化信号，每当ST输出一个正脉冲，计数器进行一轮 计数。电路图为：U33OVIQA OTJTQB OVTQC OUTQD CARRYU22HOTJI10ENPENTPATADTA P ATA DIB DATA IN C DATA DID CLKCLRWMLS163(16)1431S、412 C511 06710EbTPENTDATA IN ADATAQIBDATA IN

5、CDATA IN P? CLKCLRW7+LS163(16)OUTQA OUT QB OUTQC OUTQD CARRY141115图3计数器电路图2.控制器电路控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工 作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表所示。选用两个D 触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生4种状态，控制器状态转换的条件为TL 和TY,当控制器处于Qln+lQ0n+l= 00状态时，如果TL= 0,则控制器保持在 00状态；如果，则控制器转换到Qln+lQ0n+l= 01状态。这两种情况与条件TY 无关，所以用无关项X表示。其余情况依次类推，同时表

6、中还列出了状态转换 信号ST。入出现状态转换条件次态状态转换信号态Q1TLTYQinQ2QOnST0 00X00 0000 11X00 1111 1X001101X1111100X1110011X101X0100X10输输表2.控制器状态转换表将Qln+1 QOn+1和ST为1的项所对应的输人或状态转换条件变量相与，其中1表示反变量，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：Qln+1 = lQln QOn TY + Qin QOn + QlnlQOnlTYQOn+1 = lQlnlQOn TL+1 Qin QOn + QlnlQOnlTLST = lQln QOn TL +lQln QOnTY

7、+ QlnQOnlTY+ Qin QOnTL根据以上方程，选用数据选择器74LS153来实现每个D触发器的输入函数, 将触发器的现态值（）加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号.即可实 现控制器的功能。控制器的逻辑图如图4所示。图4中R、C构成上电复位电路。 保证触发器的初始状态为0,触发器的时钟输入端输入1HZ秒脉冲。图4控制器电路图(3)译码器译码器的主要任务是将控制器的输出Ql Q0的4种工作状态，翻译成车道上4个信号灯的工作状态。控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如 表3所示。状态红黄绿黄(Q1.Q0)001000010100110010100001表3.控制器输出与信

8、号灯之间的联系电路图为：I_LU154Y3-Y2Y1-卫卫卫Y1一Y01 -2-2 2-2-L-L-1-12C応1C1C5 A15| |174 LSI、537严 Insert图5译码器电路图(4) PROTEL 电路为:PROTEL电路图(5) PCB印刷板图为:I Sheetl .PcbU14U2U1u-t ANDU3 AND 回US郎o J J U17 . UL5 UL6 U8 U7 74LG15374LS153 74LS153 NOT NOT NOTULIULO74LS155 24LS153 24LS/D213 L沧匸Y1 CRYSTAL19D2074LS153 2MLS&3 zi*ec

9、nU22 NOT 匚:止 8U17匚匚2CZCZ 匚：1图7PCB板图五、实验仪器设备1. 脉冲发生器1只2.集成电路74LS74 2片，74LS153 3片，74LS163 2 片3.电阻10KQ 1只4.电容lOUfl只5.或门6个，非门4个.其它发 光二极管3只。六、实验心得通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可 以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很 多。我做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多, 平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，

10、而且考试内容有限, 所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路 中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设 计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能, 平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深 刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一 标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。在制作PCB时，发现细心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是线的布 局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则 只是一纸空话。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团 队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。 实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人 的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重 要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识 是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论, 才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题， 可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免