交通控制灯(数字逻辑课程设计)

1、福建农林大学计算机与信息学院课程设计报告课程名称：数字逻辑课程设计题目： 交通控制灯姓 名：系： 计算机与信息学院专 业：电子信息工程年 级： 2008级学 号：指导教师：职 称：讲师2010年 6 月 19日19福建农林大学计算机与信息学院信息工程类课程设计结果评定评语：评定指标等级评分成绩1设计方案正确，具有可行性、创新性（20分）优良中差2独立进行实验工作；能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确、科学地分析和处理实验数据；设计结果正确（40分）优良中差3态度认真、学习刻苦、遵守纪律（20分）优良中差4设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（20分）优良中差评定结果符合总成

2、绩（100分）不符合成绩：指导教师签字：任务下达日期：评定日期：目 录1课程设计的目的42课程设计的要求43课程设计内容 43.1总体方案的设计43.2模块设计5-103.3单元电路的设计10-133.4总体电路图和工作过程133.5 电路测试144.总结14-15参考文献 16交通控制灯的设计1.课程设计的目的（1）掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。（2）熟悉数字集成电路的设计和使用方法。（3）掌握调试及电路主要技术指标的测试方法。（4）培养独立思考问题，分析问题，解决问题的能力。2.课程设计的要求以4个红色指示灯、4个绿色指示灯和4个黄色指示灯模仿路口的东、西、南、北四个方向的红、

3、绿、黄交通灯。控制这些指示灯，使它们按下列规律亮、灭：（1）东西方向为主干道，南北方向为副干道。（2）东、西方向绿灯亮，南、北方向红灯亮。东、西方向通车，时间10秒。（3）东、西方向黄灯亮（闪烁），南、北方向红灯亮，时间2秒。（4）东、西方向红灯亮，南、北方向绿灯亮。南、北方向通车，时间10秒。（5）东、西方向红灯亮，南、北方向黄灯亮（闪烁），时间2秒。（6）返回（2），继续运行。3.课程设计内容3.1总体方案的设计交通灯控制电路主要由以下几部分构成，如图3.1所示，有电源电路，脉冲电路，分频电路，倒计时电路，(交通灯)状态控制电路，灯显示电路。倒计时电路显示器控制电路分频电路脉冲电路状态控制

4、电路路灯显示电路电源供电图3.1 交通灯控制电路功能模块框图3.2模块设计3.2.1电源电路电源电路主要由整流、滤波、稳压三部分组成，用于供给数字电路的工作电源，如图3.2.1所示。整流部分由变压器与整流桥kbp210g组成。220v、50hz的交流输入经过变压器之后，输出9v、50hz的交流电压。该电压输入整流桥，整流桥由四只整流二极管接成电桥的形式组成。整流桥输出8.1v的直流电压。滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，由1mf的电容组成电容滤波电路。电容滤波电路简单，负载直流电压较高，纹波也较小，适合负载电压较高，负载变动不大的场合。稳压电路用于稳定电压的输出，由三端集成稳压器l7805

5、和电容组成。c2、c3用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，c4用于减少稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。图3.2.1 稳压电源3.2.2脉冲电路利用555定时器能够用来设计一个震荡器,在此我们可以由之产生2hz的时钟脉冲。555定时器的原理图如图3.2.2.1所示 ，功能表如图3.2.2.2所示。图3.2.2.1 555定时器原理图输入输出阀值输入()触发输入()复位()输出()放电管t00导通11截止10导通1不变不变图3.2.2.2 555定时器功能表组成的脉冲电路如图3.3所示：图3.2.2.2b 脉冲电路而为了得到实际中常见的电容电阻的值，我采用

6、555电路设计软件，免去了计算电阻电容的繁琐过程，如图3.2.2.3所示，可知r1约=3.6k，r2约=1.5k，c1=100uf，c2=10nf。图3.2.2.3 555电路设计软件3.2.3分频电路 555定时器能够用来设计一个震荡器,在此我们可以由之产生2hz的时钟脉冲,再经过74161（或74ls193）分频,得到1hz,0.5hz 的时钟脉冲，仿真出来的震荡周期基本上符合要求，如图3.2.3所示。图3.2.3 仿真波形图3.2.4控制器电路。十字路口车辆运行情况只有4种可能：1、设开始时主干道通行，支干道不通行，在这种情况下主绿灯和支红灯亮，持续时间为10秒；2、10秒后，主干道不通

7、行，支干道不通行，这种情况下主黄灯和支红灯亮，持续时间为2秒；3、2秒后，主干道不通行，支干道通行，这种情况下主红灯和支绿灯亮，持续时间为10秒。4、10秒后，主干道仍不通行，支干道停车，这种情况下主红灯和支黄灯亮，持续时间为2秒。2秒后又回到第一种情况，如此重循环反复。因此，要求主控制器也有4种状态，设这4种状态依次为：q0、q1、q2、q3。状态转换如图。设q000，q101，q211，q310，实现这4个状态的电路，可用一片4位二进制同步加计数器74161和两片74151数据选择器来实现这四个状态。可以用输出端s1和s0来表示这四种状态。s1s0hy主黄fr支红hy主绿fr支红10s01

8、002s2s1110hr主红fg支绿hr主红fr支黄10s列出控制器真值表：qdqcqbqas1s0000000000100001000001100010000010101011011011111100011100111101011101110控制器的电路图可由一片74161和两片74sl151来实现,电路图参见3.3(1)。3.2.5倒计时电路十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。因而，计数器实现的是倒计数，可采用74190或74ls193来实现。一般显示为红灯的时时，即停车时间。当状态为q2和q3时主干道的红灯亮，主干道的红灯为10秒；当状态为q0和q1时支干道的

9、红灯亮，支干道的红灯为10秒。输入1hz的cp脉冲，即每隔1秒计数器计一次。据此画出倒计时的减法计数器电路如图3.2.5所示： 图3.2.5用于倒计时的减法计数器电路3.2.6状态控制电路主控制器的4种状态分别要控制主、支干道红、黄、绿灯的亮与灭。这四种状态可由s1和s0两种状态来实现。设灯亮为1，灯灭为0，则控制信号灯的译码电路的真值表如表：s1s0zgzrzyfgfrfyy000100010y101001010y210010001y311010100由真值表可写出各个灯的逻辑表达式：hgy0hry2y3hyy1fgy3fry0y1fyy2译码电路的逻辑图：可由两片74153（或74ls13

10、8）多路选择器实现,电路图参见3.3(3)或者：3.3单元电路的设计(1)控制电路设计图（2）倒计时电路设计图。（3）状态控制电路设计图。副道红灯副道黄灯 副道绿灯主道黄灯主道红灯 主道绿灯（4）脉冲产生电路设计图3.4总体电路图和工作过程3.5 电路测试 4.总结 通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力，基本上了解和掌握了交通灯控制电路的设计、安装与调试过程。完成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，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我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

11、识。此次课程设计，也让我学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，遇到困难的查阅资料能力，等等。我懂得了知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜，挫折是一份财富。在连线过程中，经常会遇到一些问题，比如接错线，设计方案不通过等等。不过完成后，心里挺高兴的。这次课程设计之后,我明白了，做任何事情都要认真仔细，不然的话，你会花更多的时间才会做好。课程设计有利于提高我们的动手能力，能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去。同时也丰富了我们的业余生活，提高我们对知识的理解能力。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后通过对课本相关知识的温习和网上资料的查阅以及组员的热心帮忙，我学会了proteus软件的使用，种种问题也迎刃而解，感谢组员的耐心帮助。同时，在老师的身上我学也到很多实用的知识，在此表示感谢！参考文献1 阎石，清华大学电子学教研组.数字电子技术基础（第五版）. 高等教育出版社，2006.52 康华光. 电子技术基础 模拟部分(第五版). 高等教育出版社，2006.1 56683 康华光.电子技术基础模拟部分.第5版.北京：高等教育出版社，2006 .48