长安大学数电课设简易交通灯课设报告.

1、电子技术基础课程设计课题名称：简易交通信号灯控制器学 院：电子与控制工程学院 专业名称：电气工程及其自动化班 级：2013320402学 号：04 05 23姓 名：徐通指导老师：林涛时 间：15年6月29日至7月12日共2周、八、亠刖言在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问 题也日益重要，因此红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉路口车辆的通行能力， 减少交通事故。有了交通信号灯，人们的出现有了很大的保障。本课程设计利用 数字电子技术的基本知识，旨在设计一个简单的交通信号灯控制系统。为保证交通秩序和行

2、人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信 号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路上未过停车线 的车辆停止通行已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该条道路允许通行。交 通信号灯控制器自动控制十字路口两组红、 黄、绿交通信号灯的状态转换，指挥 主、从干道上各种车辆和行人的安全通行， 实现十字路口交通管理的自动化。自 从交通信号灯产生后其内部控制电路几经完善使其更加合理与人性化，科技含量不断提高，计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化、科学化、简 便化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展， 电子电路分析和设 计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经

3、成为现代电子系统中不可缺少的 工具和手段，这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。我们设计的这个控制系统可以通过交通信号灯控制主干道方向和支干道方 向两条交叉路上的车辆交替运行，还有控制主干道的行人行走每次通行时间都可 以通过实际情况预设，用以减少交通事故的发生概率，本设计先对交通等控制系 统做了简要概述，再从理论上对每一单元路设计进行详细分析， 最后得出了系统 的总体电路图。并利用 Multisim 12.0软件对电路进行仿真，使设计方案得以真 正实现。基本功能模块及基本的分析方法是本次设计的基本内容。这将有利于学生更 好的掌握数字电路的设计方法，将数字电路与模拟电路融会贯通，提高解

4、决实际 问题的能力，同时也为更好的熟悉计算机和各种程序打下良好的基础。参加本次 课程设计的是长安大学电子与控制工程学院电气工程及其自动化二班的徐通同 学、仇佳赟同学和郭延涛同学。徐通负责小组整体的进程和车行道红绿灯的设计， 仇佳赟负责人行道红绿灯的设计，郭延涛负责整体的连接。由于水平和经验有限，缺点和错误在所难免，望老师提出意见以便改进。2015年6月目录前言 1绪论 3第一章系统概述 41.1原理框图 41.2设计思路 4第二章单元电路设计及功能说明 52.1秒脉冲发生器 52.2主控制器模块和信号灯模块 52.2.1车行道主控制器 52.2.2人行道主控制器 62.3倒计时计数器模块 82

5、.4显示模块 102.4.1计数器 112.4.2译码器 112.4.3译码驱动器 112.4.4显示器 13第三章系统综述 143.1总体电路图 143.2仿真结果 163.3问题与解决 18第四章结束语 194.1收获与体会 194.2鸣谢 204.3元件明细表 20参考文献 2124简易交通信号灯控制器绪论摘要：随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路 三者关系的协调已成为交通管理部门需要解决的重要问题。城市交通控制系统是 用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的部分， 采用数字电路对交通灯控制电路

6、 的设计，提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿灯以及人行道两组红、绿灯的状态转换的方法，指挥各种车辆和行人安全通行，实 现十字路口交通管理的自动化。本次课程设计中，将以传统的设计方法，利用数 字电路的基本知识，来实现一个简单的交通信号灯控制系统。关键字：交通灯控制器秒脉冲发生器移位寄存器单时钟十进制可逆计数 器数码显示管信号灯 主要技术指标与要求：设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路，具体要求如下:1. 定周期控制：主干道绿灯60秒，支干道绿灯25秒；2. 每次由绿灯变为红灯时，应有3秒黄灯亮作为过渡；3. 分别用红、黄、绿发光二极管表示信号灯；4. 设计

7、计时显示电路；5. 考虑增加人行道信号灯显示。方案论证与选择提出方案方案一：采用555构成的多谐振荡器来产生T=1s的CP脉冲，用移位寄存器构成 系统的主控模块，驱动信号灯的显示与计数器的预置数， 用单时钟十进制可逆计 数器74LS190同步级联构成倒计时计数器，并产生主控模块的移位脉冲和控制计 数器的预置数。方案二：采用32768Hz的晶振经过15级分频产生秒脉冲，分频电路由四位二进 制加法数器74LS161构成，设计一个91进制的加法计数器和移位寄存器作中控 模块，控制整个电路的工作时间，产生预置数脉冲、信号灯的显示和倒计时计数 器的预置功能，用74LS190异步级联构成倒计时计数器，用数

8、码管显示倒计时。 方案三：用触发器和各种门电路完成此设计。方案选择本次设计我们采用方案一。方案三显然会使电路负责很多，总电路图会很庞 大，比较繁琐。方案一与方案二比较显然方案一比方案二简单，除了少了分频电路外还舍去了一个主控模块中的 91进制计数器，而在产生进位脉冲的时候也简 便很多，因此我们选择方案一来完成此设计。第一章系统概述1.1原理框图车打适主担視获际冲产圭十 住主屋模块个 住1.2设计思路本设计要求设计一个车行主干道绿灯 60秒，支干道绿灯25秒，每次绿灯变 红灯中间有3秒黄灯和附加一个人行道交通指挥系统的交通灯控制系统，这里我们根据实际经验，考虑到行人的速度会比车慢很多， 所以我们

9、根据这一情况，设 定主干道绿灯55秒，支干道绿灯20秒，每次转换中间有8秒的等待车行道红绿 灯转换的时间。分别用红黄绿三色发光二极管表示信号灯，并用数码管显示倒计 时。我们的思路是把车行道和人行道分别用两个主控模块各自控制。因此本设计需要一个脉冲产生模块、两个信号灯模块、两个倒计时模块、两个数码管显示模 块和主控模块。脉冲产生电路用以驱动倒计时电路， 置数电路将交通灯亮时间预 置到计数电路和寄存器中，信号灯模块对信号灯的各种状态进行循环控制，倒计时模块以基准时间秒为单位做倒计时， 数码管显示模块显示倒计时的时间， 主控 模块对电路中的各个模块进行级联控制。第二章 单元电路设计及功能说明2.1秒

10、脉冲发生器常见的能产生秒脉冲的晶体振荡器、单稳态触发器、施密特触发器和多谐振 荡器等。晶体振荡器产生的秒脉冲稳定、精确，但可获得的最低脉冲值为 32768Hz本课设需要用到的是秒脉冲(1Hz),需将晶振产生的脉冲经过15级分 频才能得到。单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器都可以直接产生1Hz的脉冲，但单稳态触发器和施密特触发器产生的脉冲式经过对波形的整形得到 的，需要输入波形，这增加了电路的复杂性。而多谐振荡器却不需要输入波形， 直接选取合适的电阻和电容，接上 5V电源，就可以直接得到1Hz的脉冲。因此本实验选取多谐振荡器来产生秒脉冲。取R仁44.2kQ, R2=50 k Q,C=10uF

11、 则 T= ( R1+2*R2 *C*In2=0.9995s 1.000s，其误差为 0.5%,对于交通 灯的控制，这个精度已完全符合要求。用多谐振荡器产生秒脉冲的电路图及工作 波形如图2-1-1所示。VCCVCCit11 2KCOTPitCOBO inI bmn=TOuF 1 b) 1仃波杉图2-1-1用多谐振荡器产生秒脉冲2.2主控制器模块和信号灯模块2.2.1车行道主控制器主控制器由移位寄存器74LS194构成，主要控制信号灯显示和提供计数器的 置数。要实现“主干道60秒，支干道25秒”和“每次由绿灯变为红灯时，应有 3秒黄 灯亮作为过渡”，则主、支干道两组信号灯总共有四种状态：状态1:

12、主干道绿灯亮，车道通行；支干道红灯亮，车道禁止通行；状态2:主干道黄灯亮，车道缓行；支干道红灯亮，车道禁止通行；状态3:主干道红灯亮，车道禁止通行；支干道绿灯亮，车道通行；状态4:主干道红灯亮，车道禁止通行；支干道黄灯亮，车道缓行。交通灯按这四种状态依次循环工作，要实现这一功能可以用触发器构成时序电 路、译码器和移位寄存器。本设计只需进行四个状态的转换，用触发器构成的时 序电路太复杂，而且不好实现。四个状态用二线一四线译码器也可实现。 但是如 果用移位寄存器74LS194,则只需要在一个CP脉冲就可以实现四个状态之间的 顺利，而且在后面的倒计时预置数模块中，也能巧妙地运用用寄存器的移位功能，

13、可以说寄存器的灵活运用是本设计的最大亮点之一。222人行道主控制器人行道主控制器其实与车行道相同，只是人行道的红绿灯的四个状态与车行 道不同。要实现“主干道绿灯55秒，支干道绿灯20秒，每次转换中间有8秒的 等待时间”，则主、支干道两组信号灯总共有四种状态：状态1:主干道绿灯亮，行人通行；支干道红灯亮，行人禁止通行；状态2:主干道红灯亮，行人禁止通行；支干道红灯亮，行人禁止通行；状态3:主干道红灯亮，行人禁止通行；支干道绿灯亮，行人通行；状态4:主干道红灯亮，行人禁止通行；支干道红灯亮，行人禁止通行。 其余原理与车行道完全相同。74LS194的功能表如下表所示。如下表可知，74LS19 4主要

14、逻辑功能有： 同步置数功能：当R> S、So都接高电平时，来一个CP上升沿，就将DCBA四 个数分别置入QQQBQ中。 移位功能：当FD=1，Si+So=1，且SiSo=O,来一个CP上升沿就移一位。图 2-2-1 74LS194 功能表:RdDgCP1)CBAQi>Qb q«0XXXXXXX000 0111XfDCADcB A并疔输入110DS1X1XXXnQaQc Qr左務1(1X1山fXXXQ:QmQ Ob1100XX1XXXXQi>QeQii Qa保捕用移位寄存器74LS194构成的信号灯模块电路如图所示cp epi 空HL S2i-474LS194N上LR

15、CLEfn>74LS32NV h i汁适4LS32N书行支十迅U2TRAFFIC LIGHT SINGLF图2-2-2车行道信号灯模块vtc借-空格MLS1§4闭741LS04DA?f 1U3D74LS04D卜：红辛身辛g谒Uj支十ifi图2-2-3人行道信号灯模块图中cp为555多谐振荡器产生的秒脉冲，cp1为倒计时计数器归零时产生的 脉冲。QD与SR相连，打开电源前，先将 S1、S6置于cp档，S2、S7置于VCC 档，移位寄存器准备置数。当来一个cp上升沿时，就能够将预先设置好的数 DCBA 置入QQCQQA中.由于A接了高电平，贝U QA也为 高电平，此时主干道绿灯和支

16、干道红灯亮。然后 将开关S1、S6和S2、S7都置于各自的另一档即 S1接cp1,S2接地，构成右移移位寄存器，当cp1 来一个上升沿时寄存器右移一次。寄存器的四个 状态如图所示。每个状态中只有为高电平的那一 组信号灯亮。车行道：即第一个状态时主干道绿灯和支干道红 灯亮；第二个状态时主干道黄灯和支干道红灯亮；第三个状态时主干道红灯和支干道绿灯亮；第四个状态时主干道红灯和支干道黄灯亮。在cp1的作用下依次循环进行上面的状态转换，实现信号灯的功能。人行道：即第一个状态时主干道绿灯和支干道红灯亮；第二个状态时主干道红灯和支干道红灯亮；第三个状态时主干道红灯和支干道绿灯亮； 第四个状态时主干 道红灯和

17、支干道红灯亮。在cp1的作用下依次循环进行上面的状态转换， 实现信 号灯的功能。2.3倒计时计数器模块构成倒计时计数器的芯片有 74LS190 74LS191 74LS193等。74LS190为单 时钟十进制可逆计数器，74LS191为单时钟四位二进制可逆计数器，74LS193为双时钟四位二进制可逆计数器。由于本设计需要的是十进制倒计时计数器，故 74LS190成为我们的首选。由设计要求可知，需要构成一个60s、25s、3s的车行道倒计时计数器和一个55s、20s、8s的人行道倒计时计数器，而本设计的三U1卫-ADQA QBQC QD5_LCTF H/D74LS190N个倒计时是一次显示的，每

18、个倒计时模块时间没有冲突， 则只需要两个个两位数的倒计时计数器就可以分别实现， 因此可以用四片74LS190两两级联。本设计只需要在每个 倒计时结束的时候（即倒计时为0）产生一个脉冲来控制 计数器的置数。由于本设计分别需要的是60s、25s、两个3s和55s、20s、两个8s，总共8个倒计时，对于这一 点，本设计是通过移位寄存器来实现的，所以说移位寄存 器的运用是本设计的一大亮点。74LS19 0芯片如图所示。LD为异步置数端，CT为控 制端，ABCE为并行置数输入端，QAQBQC为D俞出端，U/D 为加/减计数方式控制端，RCC为进位/借位端，CLK为时钟输入端。74LS19 0的功能表如表

19、所示输出说明LDClU/DCPD (:b aQDQC QBQA0XXXD <:H A1)C BA并荷步貰数I00fX )(X X加讣数0 I f X X X X純计独I X X X X X X保備由表我们可以看出，74LS19 0的主要逻辑功能有： 异步置数功能：当LD=0时，与cp无关，直接并行输入数据DCBAQQQQ=DCBA 技术功能：取CT=0 LD=t当U/D=0时，对应CP脉冲的上升沿，进行十进制加数计数功能。当U/D=1时，对应CP脉冲的上升沿，进行十进制减数计数功能。 保持功能：当CT=LD=1时，计数器保持原来的状态不变。74LS190为十进制计数器，所以8个需要置的数

20、分别为:车行道：高位：QD QC QB QA 低位：QD QC QB QA600 1 100 0 0 030 0 000 0 1 1250 0 100 1 0 130 0 000 0 1 1人行道：高位：QD QC QB QA 低位：QD QC QB QA550 1 010 1 0 180 0 001 0 0 0200 0 100 0 0 080 0 001 0 0 0我们先来分析车行道。由上面可见高位的QDQA和低位的QD为固定的低电平， 只要预先接地置零就好了。而高位的 QC和低位的QC分别需要在四个时刻置入 0001和0100仔细观擦这两组数可以发现，它们分别是移位寄存器的两个状态， 因

21、此只需要将移位寄存器的 QD与计数器高位的C相连，寄存器的QB与计数器低 位的C相连就可以实现这两组数的循环置入。然后就是低位的QA发现正好是高位QC的非，低位QB可以通过移位寄存器的 QA+Q得到。很明显，高位的 QB是 其的非。倒计时计数器模块的电路如图所示。QA+QCI I2D4 =vcc5V15T7AQAEQBCa亡DQDHXZ/KIK>CLF!日74LS190NH/DIR曙砸常NTH xCLK74LS190N£ s c E -Q QQ-QA B74LS04DMl SOdDU33BU2BUMl 幻JDU70 <c F4LS32DO1U4CI 4LSJ2O人行道同理

22、。高位的QD和低位的QB为固定的低电平，只要预先接地置零就 好了。同理，高位的QC高位的QA和低位的QC以及低位的QA分别需要在四个 时刻置入0001，高位的QB需要在四个时刻置入0100,最后，低位的QD可以通 过移位寄存器的QA+Q得到。倒计时计数器模块的电路如图所示vccLG-AXITT/B PCTMAK/HIM174LS190NCA簷 A BCD111L74L S37D 7J LS32DU7RU8B74I S3JD-对于车行道。首先需要将两片74LS190级联成100进制的计数器，即将低位的进 位端输入到高位的控制端 CTEN为了提高速度，两片采用同步级联的方式。力卩 减控制端接高电平

23、，可构成减计数器。由于需要在每个倒计时结束时对计数器重 新置数，倒计时结束时计数器的八个输出端为 00000000,将这八个输出端全“或” 起来，即Q=Q0+Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+O7有八个输出端全为 0的时候输出Q 为0,其余情况输出Q均为1。74LS190的置数端LOAD为低电平有效，又因为其 置数端由移位寄存器所控制，移位寄存器的脉冲是由Q所产生，设计中需要移位 和置数同时进行，因此需将计数器的归零脉冲接到计数器的置数控制端LOAD和移位寄存器的秒脉冲上。计数器刚开始工作时需要预先置入第一个数60,即高位的QC为高电平，而QC所接的移位寄存器的QD此时为低电平，因此在车行道

24、 设计中加了一个开关S4、S5,来为计数器提供正确的置数条件。而 S3是用来控 制计数器的倒计数的，防止交通灯未进入初始状态就开始计数。打开电源前，使 计数器为置数功能。在计数器将初始状态60置入输出端之后，一次将 S3 S4开关置入到各自的另一端，计数器开始正常工作。计数器归零时会产生一个归零 脉冲，控制计数器重新置数，置数后再倒计时计数，实现循环置数并倒计时的功 能。对于人行道。除了置数不一样，其它完全一样。计数器刚开始工作时需要预 先置入第一个数50,即高位的QC高位的QA和低位的QC以及低位的QA为高电 平,而它们所接的移位寄存器的 QD此时为低电平，因此需要加一个开关S9来为 计数器

25、提供正确的置数条件。；低位的QD需要置入低电平，而它所接的 QA+QC 此时为高电平因此需要加一个开关 S10来为计数器提供正确的置数条件。其余开 关功能同车行道。S1同S6 , S2同S7、S3同S&2.4显示模块我们观察到，目前交通信号系统大多数具有倒计时显示模块，将目前灯种剩 余时间直接显示出来，以作到人性化，智能化，方便车辆和行人对目前的速度， 起步等状态进行调整和准备，更有利于道路交通安全，本次设计也加入了数字显示电路模块。数字显示模块通常由译码器，驱动器和显示器等部分组成，如下图:2.4.1计数器倒计时需要显示09十个数字，本次方案采用单时钟十进制计数器 74LS190 作

26、为计数器，其具体功能和引脚图上文已经叙述过。2.4.2译码器译码器是对特定含义的代码进行辨别，并转换成相应的输出信号的组合逻辑电路。常用的有3线-8线译码器74LS138连成4线-16线译码器或一片4线-10 线译码器74LS42下图分别是138引脚图和42的引脚图，真值表：Ki74LS422 K排列BCD )nput&Decimal OutputsDcHAO节234&67a9Ol_LLLLHHHHHHMHH1LLLHHLHHMHHMHH2LLHLHHLHMHHHHH !aLLHHHHKLHHHHHH斗LHLLHHHHLHHHHHsLHLHHHMHHLHHHH&LHHL

27、HHHHHHLHHH7LHHHHHKHHHHUHHBHLLLHHHHHHHMLH9HLLHHHHMHHHHI1MkJHLHLHHt-lHHHHMHHHLHHHHHHHHHHHHV A tHHLLHH>1HHHH1 <HHHH1_HHHKHMHHHHHLIHHHLHHblHHiHHHHH1 DHHHHHHHHHHHHHH2.4.3译码驱动器译码驱动器不同于上述译码器，它集成译码器和驱动器的功能来译码驱动数字显示器件。常用的有共阴极译码驱动器74LS48和共阳极译码驱动器74LS47,它们的引脚排列一模一样，如下图，两者的功能也差不多。使用时要注意：74LS47 是用来驱动共阳极显示器

28、的，74LS48是用来驱动共阴极的；74LS48内部有升压电阻，使用时可以直接与显示器相连，而 74LS47为集电极开路输出，使用时要 外接电阻。厂1 IJ11"1 匸f|i 1r j111Dt24567n u厂i1L11厂1189 W 11 1213141574LS48/47 底排列74LS48/47数宇显示用以驱动共阳极数码U常用的还有七段显示译码器7447,它输出低电平有效, 管。其引脚图，连接电路和真值表如下图。Decimal ar FunctionEnpjtsBIZRBO (Note VOutputsLTRBIDcBAabcd&rg0HHLLLLHLLILLLH&#

29、165;HXtLLHHHLLHHHH2HXLLHLHLLHLLHL3HXLLHHHLLLLHHL4HXLHLLHHLLHHLL5HXLHLHHLHLLHLL6HXLHHLHHHLLLLL7HXLHHHHLLLHHHH8HXHLLLHLLLLLLL9HXHLLHHLLLHHLL10HXHLHLHHHHLLHL11HXHLHHHHHLLHHLIfHXHHLLHHLHHHLL13HXHHLHHLHHLHLL14HXHHHLHHHHLLLL15HXHHHHHHHHHHHHBlXXXXXLHl-HHHHHRBIHLLLLLLHHHHHHHLTLXXXXXHLLLLLLI244显示器本次设计的显示器采用数

30、码管，数码管是一种半导体发光器件，是由多个发 光二极管封装在一起组成“ 8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出 它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用的段数一般为7段，有的另加一个 小数点。按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管，如 图所示。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极 COM接到+5V,当某一字段发光二极 管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字 段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共

31、极 COMS到地线GNDt,当某一字段发 光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时， 相应字段就不亮。普通数码管需要7447等驱动模块进行驱动，有分别对应的 7个输入端，而 集成数码管将7447集成到数码管内部，输入端只有 4个，可以直接输入BCD码 进行驱动。(> ATRU9SB方案一:采用计数器+译码驱动器7447+7段数码显示管组成数码显示电路输入i-LS一堂.L丄-RBI R® O7+7普一耳RBI RBO7447也是本设计所要采用的方案。采用计数器 +集成7段显示数码管组成数码显示电 路。1 w-»B1 D 二4血1£D

32、-lc-CTKI-L2ADCU 7-HOD用Y丨> 374LS190N数码管的左端为高位输入端，右端为低位输入端，所以电路连接采用上面的 方法。对于这两种方案，我们选择采用方案二，显然，第二种设计方案所选用的 倒计时数码管采用的是四端输入，无需驱动电路，节省了设计材料，简化了电路, 便于连接和实现，也省去了判断数码管的极性。而第一种方案相对于第二种方案 来说较复杂，因此我们选择第二种方案。到此，控制系统的所有单元电路模块已经介绍完了。第三章系统综述3.1总体电路图综上分析，我们得出交通信号灯控制系统的总体电路， 如图所示。图中红绿的已 经标注。要求是全部用二极管表示红绿灯， 但为了美观以

33、及简化电路，我们车行 道直接用了高级外设红绿灯。inFcc LCur uw.;tfOS->LEfU17车行主干道r&u；Ka nj4441 SIMM伽U25ARL 53D、卑1U23*中嶺-UUU-SKULED4L.EDJIW9-E LJGIII SttKLL首先是用555构成单稳态多谐振荡器产生一个频率为1H的方波信号，其周 期为1s，也就是秒脉冲，用以驱动74LS190构成的计数器进行倒计时计数功能。 用74LS194构成右移位寄存器，构成交通灯的主控电路，驱动信号灯的显示和提 供计数器的预置数。用74LS190同步级联构成100进制的倒计时计数器，并在其 输出端加入逻辑或门

34、，使其输出全为0的时候产生一个脉冲信号，驱动移位寄存 器进行移位和计数器的重新置数。将集成7段数码管与计数器的输出端直接对应 相连，显示倒计时时间。开始运行系统前，先将十个开关分别置入上边的档位，S1和S6为移位寄存器的初始置数提供脉冲；S2和S7为移位寄存器的置数提供条件，即使 S1S6为 高电平，S3和S8为计数器的预置数提供条件，即使 LOAD为低电平；S4 S5和 S9 S10为计数器的初始状态提供置数输入。当车行主干道和人行主干道绿灯以 及车行支干道和人行支干道红灯发光，数码管显示的是时间是60秒和55秒时，一次合上所有的开关。系统便开始工作了。这里看似用了10个开关会很麻烦，但是所

35、有的开关可以用空格键同步控制，不过所有开关在运行前的状态必须一 致，所以只需要在运行后按下空格键，便置数完成，再按空格键就开始工作了。 中间过程如果需要从新运行系统，只需按下空格键。这也是本设计的一个亮点之3.2仿真结果车行道和人行道的各种状态如图所示:状态1:车行主干道绿灯支干道红灯人行主干道绿灯支干道红灯 状态2:车行主干道绿灯支干道红灯 人行主干道红灯支干道红灯I wtEWHIHwbbw rlK.Hl EiNOLII I l：- 4mjaPFK_LIG«n_SWCiLCR(p HX SHEEH帀呷i q 人屮叫卜吊加行支i道TRiFHC LCTT &N0LELE H臂丁

36、DL时诗LI4制MS圧IE04LED3加忖j支I道TIWHC IJiGHT 辑MQLErp(J16fl2LIGHT SMLEW|i：licns叶卜峠uam SJIKiLU?状态5:车行主干道红灯支干道绿灯 人行主干道红灯支干道红灯状态6:车行主干道红灯支干道黄灯 人行主干道红灯支干道红灯3.3问题与解决1. 在秒脉冲发生器的设计中，按照设计需要产生 1HZ的脉冲，应该用R仁44.2kQ ,R2=50kQ的两个电阻，但是仿真的时候发现由此产生的脉冲信号周期特别大，远远大于1S,后来查资料发现是因为用 Multisim12.0 软件仿真时软件 运行的时间间隔和实际的时间是不同的，实际中的1s在软件

37、里需要运行几分 钟。由于这个问题对设计的影响不大，而且在理论和实际做实验时候都对， 只是一个软件的问题，只要在仿真时换阻值小一点的电阻， 就可以解决问题。2. 刚完成电路设计的时候遇到一个很棘手的问题，在每次倒计时计数到“0”后重新置数时刚开始采用在归零脉冲产生后先让移位寄存器产生移位再让计数 器置数，这样才能将下一个需要的时间成功置入，开始采用一个或门进行延 迟太短，置数器置入的是上一个时间的数值。后来采用两个非门对对输入到 计数器置数端进行延时，发现延迟太多，每次重新置数时，都会闪一下才能 置入需要的数。很长时间都没有解决这个问题。但是在采用一个或门观察的时候发现，虽然开始工作后，第一次重

38、新对计数 器置数会置入60，后面再置数的时候会依次置入 3，25，3。这一点让我意识 至叽如果把计数器和移位寄存器相连的两个输出端分别向下移动一条线的话， 就可以置入正确的数值，而且转换的时候没有数值的跳变，也不需要任何延 迟。结果发现只需要在计数器的初始置数的时候，让其置入第一次需要的数 字，系统开始工作后接到移位寄存器相对应的端口上，就可以实现了。这样，就用一个开关解决了这个问题，舍去了两个非门的延迟。3.4不足与改进1. 本设计还存在一个不足之处，由于电路的初始置数，造成电路初始需要的状态与电路刚开始工作的状态不一样，所以用了10个单刀双掷开关来实现，比较麻烦，不过可通过空格键一键控制。

39、鉴于时间有限，没有更好的解决这 个问题，敬请谅解。2. 该设计基本实现了要求中的全部功能，但本人觉得，该系统的置数交于麻烦，如果需要根据实际情况来合理的控制各方向车道和行人的通行时间，需要计算和重新置数。为了弥补不足，可做如下改进，新增两个开关，用来表示主干道和支干道的路况，1表示拥挤，0表示顺畅。再设计一个反馈电路，当 某方向的控制开关为1时，说明该方向拥挤，适当延长该方向的车道绿灯亮 的时长功能（例如 增加20秒，倒计时从80开始计时），可以通过预先置好 的数和控制开关来实现。第四章 结束语4.1收获与体会徐通：通过这次对交通信号灯的设计，我对十字路口的交通灯系统的工作原理 有了比较深的理

40、解，学到了很多书本上学不到的东西，尤其是掌握了对Multisim 熟练地运用。要真正意义上设计一个东西出来，与我们课堂上学到的理论知识是 有千差万别的，这次设计让我彻底的体会到理论上看似一个简单的问题，但是当我们要把它设计出来用以实践的时候，仍有很多问题需要我们去解决。这次课程 知识得到应用与巩固，真正的做到把知识用于实践生产，让我们的动手能力得到 了很大的锻炼。遗憾的是由于时间问题和期末考试的复习， 我们没能通过移位寄 存器把带有转向的红绿灯信号控制系统做出来。当然，我们所做的交通灯系统与 实际的有很大的差距，毕竟实际电路和用软件仿真出来的是有很大的区别，我也了解到我们用的是最基础的电子元件

41、， 到以后其实可以用单片机替代。本次课设 我是负责全组人员的分工和车行道红绿的系统的设计以及后面的课设报告的编 写和汇总，我们小组三人齐心协力，分工明确，在规定的时间内我觉得应该算是 保质保量的完成了红绿灯的课程设计， 所以我觉得，我们应该培养好良好的团队 意识，对今后的学习和工作以及生活都有很大的帮助。仇佳赟：课程设计课是针对某一门课程的要求，对学生进行综合性训练，培养 学生运用课程中所学到的理论与实践紧密结合，独立地解决实际问题的能力。通 过实验课对电子元器件的认识与理解， 创造性的应用于课程设计上来，培养和激 发了我们的学习兴趣，提升了我们分析和解决问题的能力， 通过写设计报告，我 们学会了一般小论文的写作与布局方法，为以后的工作与写作打下了良好的基 础。本次课程设计我组选择的是简易交通信号控制灯的设计，我觉得该课题是有一定难度的，秒脉冲信号发生器和控制器的设计还相对简单，但是译码显示器和定时器的设计就有一定的难度了。 关键是定时器的设计，要求它可以产生三种时 间信号