倒计时交通灯课程设计讲解

1、电子线路与设计课程设计说明书题 目 交通灯控制器专业班级电信2班姓 名_学 号目录一、课程设计目的和要求 1二、设计方案和基本原理 12.1 课程设计方案 22.2 课程设计原理 3三、电路设计 43.1 单元电路设计 43.2 输出指示灯状态设计 53.3 显示电路的改进 53.4 主电路设计 63.5 整体电路图及工作原理 73.6 元件清单 9四、电路调试 10五、设计小结 105.1 心得体会 105.2 作品展示 12六、参考文献 13、课程设计目的和要求要求实现逻辑功能，在 1-3 状态循环。1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间 20s。2、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间

2、 20s。3、红绿灯变换 3 秒前，黄灯处于闪烁状态，红绿灯变换后黄灯熄灭4、采用两位数码管显示时间倒计时，倒计时结束红绿灯自动变换。、设计方案和基本原理2.1 课程设计方案 、S1-S3使用2个SR锁存器，设置00, 01, 10三个状态，这三种状态恰 恰对应电路中 S1、 S2、 S 3三种状态。 、采用74LS74与外围元件构成脉冲发生器，用于产生脉冲信号。 、使用4个JK触发器，实现4位计数，作为倒计时显示电路用。 、采用2个CD4511和2个七段数码管作为倒计时显示电路。 、由D触发器74LS74与外围元件构成单稳态电路，用于 S1、S2状态切换 （S1、S2正好是相反的状态）。D触

3、发器是边沿触发器，能够实现 5、6管脚同 时转换，即东西路和南北路的同时变换。 、黄灯闪烁电路可以采用NE555振荡电路实现，接收到控制端的信号，NE555的第4管脚得电开始工作，第三脚可输出脉冲信号，并且调整 C6或R23可以改变闪烁频率。 采用74LS192作为倒计时控制器件，其输出端可直接作为信号灯变化信号方案对比万案项目实现方法优点缺点 S1-S32个锁存器简单电平触发，与时钟信号不匹配、无法实现闪烁功能脉冲发生器触发器信号稳定价格较咼、电路结构复杂计数电路4个JK触发器复杂 S1-S31个D触发器和一个简易脉冲信号发生器边沿触发，与 时钟信号匹配，控制精度 高脉冲发生器NE555简易

4、信号发生器成本低谷易实现频率微调脉冲信号精度稍差些计数电路2个74192计数器容易处理，可显示数值综合考虑，为使电路简化、运行稳定，选用方案二。2.2课程设计原理任务要求实际上就是3个状态，不妨设：51、 东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间20s；52、 南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间20s；S3黄灯闪烁，时间3s。【表1】主电路状态与指示灯状态转换主电路状态S1RS1GS2YS3RS3GS111S21S311灯数南北R= 2东西G= 2东南西北丫=4东西R= 2南北G= 2注:R，G 丫二红，绿，黄灯。根据【表1】可知，设计电路只需要3组输出端控制指示灯，指示灯都是以2个或4个一组。

5、总计需要4 3 =12个灯三、电路设计3.1单元电路设计总体模块设计1Hz时钟信号D边沿触发器枸 成的单稳态电路一南北红灯 东西绿灯计时器进位信号 +译码器显示器输出悴制20秒复位输出为03 02 01 00振荡电路南北绿:灯 东西红灯 黄灯闪烁1时钟模块：采用NE555和RC电路组成振荡电路，产生1HZ时钟信号。2、计时器模块：使用2个带预置数的十进制计时器74LS192构成20秒倒计时计时器。3、显示模块：采用2个CD4511 乍为译码器，将74LS192输出的二进制数转 化为BCD码，通过七段数码管显示出具体数值。4、 红绿灯转换模块：D边沿触发器和其他元件构成单稳态触发器，每接收一 个

6、脉冲，红绿灯即交替一次。5、黄灯闪烁模块：NE555构成振荡电路，检测到03 02 01时，输出脉冲信 号，黄灯处于闪烁状态。3.2输出指示灯状态设计（显示电路）S1S2YSICSIRS3G R西南R GS1 S2 S3R东 ApG *1S2S1S3S1按照【表1】，画出显示电路设想控制电路，如上图，这个电路有 5个输入端，只要按照要求输入信号，可以达到设计要求。3.3显示电路的改进由设想电路和状态表可以看出南北路红灯和东西路绿灯总是同时点亮和熄 灭，南北路 绿灯和东西 路红灯也总 是同时电路 和熄灭，因 此电路的输 入控制端可 以简化为3 个，如右图 所示。3.4主电路设计 、主电路实现S1

7、-SPS3状态的转换, 、电路转换条件是时间，电路中需要时钟控制，即时序逻辑控制电路。 、实现 S1 = 20S, S2= 3S, S3= 20S3.5整体电路图及工作原理1.总原理图电路完整工作过程描述（总体工作原理）3、74LS192工作状态以及状态分析74LS192工作状态(个位)7419277419267419227419237419274192BQ3Q2Q1Q0数码管B00000000111001021001131010040101501106011171000810019注：不填二074192(2)工作状态(十位)7419277419267419227419237419274192

8、BQ3Q2Q1Q0数码管B00000100011注：不填二0(1)计数模块值为01 02 03时，黄灯闪烁，根据上面表格可以看出对于个位若B值是低电平有效则有：B= Q3 + Q2对于十位数，则B=Qi+Q。因此B=Q3 （个位）+Q2 （个位）+Qi （十位）+Qo （十位）在电路中可采用4个二极管1N4148（电路图中的D1、D4 D5 D6）作为或门电 路。（2）计数模块为00时，红绿灯交替，这个功能可以不按照真值表来实现， 因为 74LS192有借位输出端，作用是当倒计时数值变为 0时，借位会输出低电平，所 以只要个位和十位借位输出端都是 0,则意味着此时计数器为00,控制原理即为 借

9、位输出端控制20秒复位和红绿灯交替变换即可。3.6元件清单元件符号型号数量二极管D1-D61N41486发光二极管L3 L4 L7 L8红色4发光二极管L1 L2 L5 L6绿色4发光二极管L9 L10 L11 L12黄色4三极管VT1-480504色环电阻R1-1468014色环电阻R155.1K1色环电阻R16 R19 R21 R2710K4色环电阻R17 R20 R24 R261K4色环电阻R18100K1色环电阻R22 R291002色环电阻R23510K1色环电阻R253.3K1色环电阻R285101电解电容C1 C3 C510uF3电解电容C60.47uF1电解电容C7100uF1

10、瓷片电容C2 C41032L_L心片U1 U2CD45112L_L心片U3 U474LS1922L_L心片U5 U7NE5552L_L心片U674LS741管座DIP82管座DIP141管座DIP164数码管DS1 DS22稳压电路U878051四、电路调试仿真使用multisim软件。由于本电路结构复杂，元件繁多，难以一步到位、 调试成功，为了更容易达到仿真效果，可以采用分步调试的方法。1当计数器显示00时候，红绿灯交替变换。vcc&55_TIMER RATEDR1 -Wrn 5.1 kQvcc9.0V5tCSSTT!IS7P.ECDS士IIcrc nL R1110k0.412N37O7T4

11、511 BO 5VVCC9.0V5100LED4LED74L5T4DLED6LeD7vccT .ovvcc9 0VVCCin555 TIMER RATEDl4CTOOC3O0dpFvccfcST 测DISTIETFICSSlNIjHz1kQ1Q25-lkQ trt_12N3707DllMlN4149R11 lOkD9.0V VCC WkQVCC2 N 3707RB 1kQ9.W1kQT4LS192D0.22|jF4511BD_5V VCC9.0VDADA匸49OBDCDCDDOD ?E-ELor0C -LTX4511BD 5VVCCLED4510Q9.0V匸瞪2、当计数器显示03 02 01时候，黄灯闪烁。ClrlUSMLED9EJRATED匸3、最后将2个分步仿真合并在一起，得到完整的仿真电路。U10只是由于仿真软件仿真局限性无法实在仿真电路中实现了电路的所有功能,现二极管分立元件组成的或门电路，所以在仿真电路中用74LS08代替了五、设计小结5.1心得体会在设计过程中，我第一次综合的运用了如此多的软件，设计过程中不自觉的 熟练地掌握了不少技巧，为了完成设计查阅了大量的资料，认真学习了很多元器 件的工作原理，虽然有些没有完全用得上，但我也意识到这也是本次设计的收获。在设计中，也感觉到自己学识的浅薄，仅仅从书本上面学