课程设计_交通灯控制电路设计

1、1 设计任务及指标设计一个东西方向和南北方向十字路口的交通灯控制电路。要求如下： （1）南北方向（主干道）车道和东西方向（支 干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30s、支干道每次通行间为20s； （2）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）； （3）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5s钟，才能变换运行车道； （4）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次； （5）同步设置人行横道红、绿灯指示。北 电路工作总体框图交通灯控制电路主要由以下几部分构成，如图2.2所示，有电源电路，脉冲电路，分频电路，倒计时电路，(交通灯)

2、状态控制电路，灯显示电路。脉冲电路分频电路倒计时电路显示器状态控制电路灯显示电路电路电源电路供电图2.2 交通灯控制电路功能模块框R2R1时间脉冲 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。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每s减1的计数方式工作，直至减到数为5和0，十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。根据题目的要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支 干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30s、支干道每次通行时间为20s。也就是一个循环是50s，如此先显示30s后显示20s倒计时，

3、然后再显示30s倒计时，以此类推。设计时采用两块74LS193，一块是显示十位，一块是显示个位。个位接成十进制，从9开始倒计时，当到达0时，向高位发出一个借位信号，再继续从9倒计时。一开始使十位数置数为3，二进制为0011，个位数为0，二进制为0000，此时个位产生一个借位信号给十位的脉冲输入端，十位的74LS193芯片倒计时一次，结合个位的设置，电路从30开始倒计时。当主车道绿灯亮了25s，倒计时也已经数到了5了，此时，个位显示5，十位显示0，主车道的绿灯熄灭，主车道的黄灯开始倒计时闪亮5s，当倒计时到0后，个位芯片74LS193发出一个借位信号，向高位借数，但是高位已经是0了，按照要求此时

4、十位应该是从0翻转2，即二进制0010，为了实现这功能，通过研究十位的二进制数发现，十位的二进制是从0011、0010、0001到0000计数完，翻转为二进制0010，然后从0010、0001到0000倒计时，当到0000后就结束一个循环，又从0011开始新的一个循环。从二进制0011和0010两个不同的预置数，发现可以用1个D触发器74LS74接成T触发器并把Q端接至十位倒计时的最低位来完成这个功能。高位产生借位信号时将Q端的信号置入，当这个借位信号（低电平）消失后，产生一个上升沿的脉冲信号，使T触发器翻转然后保持，下一个借位信号来时就把此时的Q值置入（此时Q值为原来的非，即由0变1或由1变

5、0），然后翻转。通过以上置数方式可实现0011和0010的交替置入。另外，通过在特定时刻（倒计时高位由0000变为0010后）对T触发器进行清零，可实现主次干道通行时间的调整。最后将电路的倒计时接到译码器74HC4511，再接到共阴极数码显示管上显示十进制数字。据此画出倒计时电路如图3.5所示：倒计时电路3.5 状态控制电路如图2.1，用倒计时控制灯的变化，先将图示状态0、1、2、3编码为00、01、10、11，当倒计时为30、20、5的时候产生一个信号给状态转换的电路，而这个信号是电平信号的话就很难实现，所以又用了边沿触发，此时用计数器表示状态，取其低两位的计数态00、01、10、11为灯的

6、状态，这样的话，来一个边沿信号就能使计数器加一，实现上述四状态转换。画出状态控制电路信号转换表如表2所示：表2 状态控制电路信号转换表高位低位状态转换信号CP（）001100000010000000000101由表得出CP（）的表达式：电路图如图：控制脉冲表3 灯显示电路状态表状态译码信号主车道支车道主人行道支人行道 0011101 0 00 0 11 00 10111010 1 00 0 11 00 11010110 0 11 0 00 11 01101110 0 10 1 00 11 0由表得个各个灯的表达式：=+=+=+=+=为了让黄灯能每s闪亮一次，可以在黄灯那里加入一个与门，把黄灯发

7、亮的信号当成是与门的开通信号，与门的另一端接入时间脉冲，那么黄灯就可以实现每s闪亮一次的功能了。画出灯显示电路如图3.7所示：红灯主车道绿灯红灯人行道行人道绿灯红灯黄灯红灯绿灯绿灯黄灯支车道时间脉冲控制脉冲图3.7 灯显示电路3.7 总体电路图根据上面各功能电路的设计整合，用proteus仿真软件画出总体电路图如3.8所示：图3.8 交通灯控制电路 4 实验数据和误差分析1电源电路：表4 电源电路误差分析表理想值实验值误差电压输出5v5.04v0.8%结论：与理想值相差微小，原因为元器件本身问题，符合设计要求。2 十字路口交通灯转换数据统计:表5 交通灯转换数据统计表次数主干道支干道20次绿黄黄红红绿绿黄黄红红绿正确正确正确正确正确正确结论：干道交通灯转换无问题。3 人行道交通灯转换数据统计：表6 人行道转换数据统计表次数主干道20次绿闪闪红红绿正确正确正确结论：人行道交通灯转换无问题。4 调试中发现倒计时的过程中，从20倒计时至00，再变为30或是从30倒计时至00，再变为20，都有一瞬间有短暂的加快计数状态，本来是一秒倒计一次，但实际上可能是0.7s左右。结论：这样的误差很小，不影响整个系统的功能。5 课程设计的收获、体会和建议附录一 交通灯控制电路附录二 各芯片引脚图 74LS193 74LS138附录三 电子元器件清单元器件数量开关3发光二极管