数电交通灯课设

1、绪论绪论伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在不断的增加,交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了,所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了.为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。交通信号灯作为一个用来指挥车辆顺利、畅通通过十字路口的装置与我们的生活紧密的联系在一起。设计交通灯控制电路的方法有很多种，由于数字电子技术的逻辑性很强，用它来设计交通灯的控制电路非常方便。而且数字电子技术芯片只要在一定的范围内输入，都能得到稳定的输出，调试简单，电路的工作也比较稳定。绪论这次我们设计的交通灯控制电路就是通过基本的一些数字芯

2、片组合来对十字路口交通灯的六个不同信号灯的控制，另外还加以倒计时直观显示。这个电路的设计看似起来比较复杂，但它也是由一些基本的电路组成。只要将实现整个电路的基本设计思路和方案确定下来，画出方框图再对个功能方框的电路进行设计，一步步突破，最后整理设计出整个电路的原理图来。在此绪论对电路的详细设计过程总体概括一下：首先，画出设计的控制电路的方框图。其次，对各功能电路的实现进行论证介绍。再次，对各功能电路的设计进行详细的介绍。至此这次的课程设计也就完成了，但对电子知识和技能的学习与探索将永不停止。第一章第一章 设计任务及设计目的设计任务及设计目的1.1 设计任务设计任务1.2 设计目的设计目的1.1

3、.1 1 设计任务设计任务 （交通灯的控制电路的主要功能）（交通灯的控制电路的主要功能）设计一个十字路口交通信号灯控制器，其主要功能要求如下：设计一个十字路口交通信号灯控制器，其主要功能要求如下：（1 1）甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运）甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，行， 每次通行时间都设为每次通行时间都设为2525秒。秒。（2 2）每次绿灯变红灯时，黄灯先亮）每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5 5秒钟，才能变秒钟，才能变换运行车道。换运行车道。（3 3）黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。）黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。（4 4）十字路口有数字显示灯亮时间，要求灯亮时间）十字路口

4、有数字显示灯亮时间，要求灯亮时间 以秒为单位作减计数；以秒为单位作减计数；。图2 时序工作流程图1.2 设计目的（1）熟悉集成电路的引脚安排。（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。（3）了解PCB板结构及其接线方法。（4）了解数字交通灯控制电路的组成及工作原理。（5）学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。（6）熟悉数字交通灯控制电路的设计与制作。第二章第二章 系统方案设计系统方案设计 2.1设计概述 2.2交通灯逻辑分析 系统由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码显示器、信号灯显示器五大部分组成。其中秒脉冲信号发生器用于给各个组成部分提供脉冲信号，通过定时器向控制器发出三种定时信号，使相应的

5、发光二极管发光。译码显示器在控制器的控制下，改变交通灯信号，产生倒计时时间显示，控制器根据定时器的信号，进行状态间的转换，使显示器的显示发生相应转变。2.12.1系统概述：系统概述：2.2交通灯逻辑分析： 图1表示甲车道和乙车道的十字路口交通灯系统，每条道路设一组信号灯，每组信号灯由红、黄、绿3个灯组成，绿灯表示允许车辆通行，红灯表示禁止通行，黄灯为过渡灯，表示该车道上已过停车线的车辆继续通行，未过停车线的车辆禁止通行。东西南北TL ：表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。时间区间是从TY=1到TL=1这段时间区间。TY ：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。时间区间是

6、从TL=1到TY=1这段时间区间。ST ：表示定时器到了规定的时间30秒后，由定时器的TC发出状态转换信号，由它控制定时器开始下一个工作状态的定时。交通灯控制器的控制过程分为四个阶段，对应的输出有四种状态，分别用S0、S1、S2、S3表示。S0状态：甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮，此时甲车道允许车辆通行，乙车道禁止车辆通行。当甲车道绿灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。S1状态：甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮，此时甲车道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，乙车道禁止车辆通行。当甲车道黄灯亮够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。S3

7、状态：甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。此时甲车道禁止车辆通行，乙车道允许车辆通行，当乙车道绿灯亮够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。S2状态：甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。此时甲车道禁止车辆通行，乙车道允许超过停车线的车辆通行，而未超过停车线的车辆禁止通行。当乙车道红灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态-S0状态。第第3 3章章 系统硬件设计系统硬件设计3.1 3.1 秒脉冲发生器秒脉冲发生器3.2 3.2 定时器的设计定时器的设计3.3 3.3 控制器的设计控制器的设计3.4 3.4 显示电路的设计显示电路的设计3.1 秒脉冲发生器 秒脉冲发生器由N

8、E555电路及外围电路组成，其中R8=15K、R9=68K,C3=10uF的电阻电容值决定了脉冲宽度。既T=(R8+2R9)C2ln2当T=1S，即可凑出R8、R9、C3其中C3=0.01uF是为了保持输出的波形的稳定。如图1-4所示， R9=68K、C3=10uF组成一个串联RC充放电电路，在NE555的7脚上输出一个方波信号，C3上得到一个三角波。此三角波送到NE555的2脚输入端。由NE555内部的比较器和门电路共同作用，维持7脚上的方波信号和3脚上的输出方波。3.2 定时器的设计：用74LS190直接构成减法计数器，时钟脉冲上升沿到来时，在控制信号ST的作用下，计数器以减计数向控制器提

9、供TY、TL的时间信号。74LS190是同步十进制可逆计数器，用它进行减计数与数字显示倒计时相符合。74LS190可以级联，只需要2片即可向控制器提供TL、TY的信号，当两个芯片同时减数到0时会再次产生ST信号重新开始倒计时。倒计数可在数字显示电路中实现。如图3.2所示。 图中U4为个位计数器，U2为十位计数器。U4由555定时器供给其脉冲。当其从9计数到0时，进位端产生一个高电平，随即有一个上升沿，供给U2做时钟脉冲，此时U2计数减一，实现两片芯片的级联。由于整个电路是从30计数，减一到01，再恢复至30，重新开始计数，所以，芯片由二者的TC共同与非再置数。输入分别为0000（0）和0011

10、（3）。3.3 控制器的设计用四选一数据选择器和用四选一数据选择器和D触发器实现。触发器实现。数数据选择器用据选择器用74LS153，触发，触发器用器用74LS74。设计中将触发器的输出看作逻辑变量，将。设计中将触发器的输出看作逻辑变量，将TL、 TY看作输看作输入信号，按照由数据选择器实现逻辑函数的方法实现以上三个逻辑函数，入信号，按照由数据选择器实现逻辑函数的方法实现以上三个逻辑函数，并将触发器的现态值加到数据选择器的选择变量端，数据选择器的输入并将触发器的现态值加到数据选择器的选择变量端，数据选择器的输入端信号可以根据状态方程和转换信号方程得出。就可得到控制器的原理端信号可以根据状态方程

11、和转换信号方程得出。就可得到控制器的原理图，触发器的时钟输入端输入秒脉冲。图，触发器的时钟输入端输入秒脉冲。nQ1nQ011nQ系统的输出是在下图中的74LS74D中的1Q-1Q和2Q-2Q驱动下的六个发光二极管，3.4 3.4 数字电路的设计数字电路的设计S t= 采用74LS190进行减计数，然后将输出通过7448接到七段显示译码器上。7448是用来驱动共阴数码管的。如图3.4所示。心得体会 这次课程设计历时一个星期。通过这一个星期的课程设计，我发现了自己的很多缺点与不足，自己知识的漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。 在连接电路之前，我们必须查阅好各个芯片的引脚图，知道一个芯片共有几个引脚，哪个引脚该接什么。最后，在焊接的时候，一定要细心，不能够三心二意，因为线比较多，所以一定要全神贯注。结果出不来，不要急躁；看到其他同学提前完成设计了，不要急躁；当找不到问题所在处时，也不要急躁。总而言之，就是得静下心来，不急不躁，慢慢检查，慢慢体会。 本次课程设计也让我加深了