交通灯控制逻辑电路设计

数字电子技术 课程设计题目交通灯控制逻辑电路设计系(部)信息工程系班级11通信1班姓学名号指导教师2013 年7 月 1 日至 7月 7 2013年 7 月 5 日

共 1 周课程设计成绩评定表出勤 出勤天数情况 缺勤天数出勤情况及设计过程表现（20分）成 课设答辩（20分）绩 说明书（20分评定 设计成果（40分总成绩（100分）提问（答辩问题情况综合评定 指导教师签名：年 月 日课程设计说明书课程设计说明书目录引言 1功能要求 1总体方案设计 1设计原理 2白天工作模式 2夜晚工作模式和总设计图 2总体设计 3单元电路 3秒脉冲产生电路 3信号灯转化器 4JK触发器 5倒计时计数器 6倒计时计数器与信号灯转化器的连接 7黄灯闪烁控制 8白天夜间模式的转换 9时序仿真结果 9白天工作模式 9夜间工作模式 10仿真软件简介 12设计总结 13参考文献 147附录 15课程设计说明书课程设计说明书PAGEPAGE11引言功能要求要求东西方向的红、黄、绿灯和南北方向的红、黄、绿灯按照上面的工作时序进行工作，黄灯亮时应为闪烁状态；244十字路口要有数字显示作为时间提示，以倒计时按照时序要求进行显示；可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀状态(选作：通行时间和黄灯闪亮时间可以在0-99秒内任意设定)总体方案设计1.1.1T5T0，制信号灯转换器的工作。白天工作模式G Y R发生器

计数器

信号灯转换器

夜间工作模式G Y R图1-1交通信号灯的逻辑框图设计原理白天工作模式南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，各20秒。南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，各20秒。44南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，各20秒。44图2-1信号指示灯白天工作流程图夜晚工作模式和总设计图南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次，其他灯不亮。因此总设计图如下图所示：东西信号灯东西信号灯南北信号灯组合逻辑电路系统电源计数器工作方式控制开关分频器秒脉冲产生电路图2-2总设计图总体设计单元电路秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路的功能是产生标准秒脉冲信号，主要由振荡器和分频器组555RC555振荡周期与频率的计算公式为：T=(R+2R)Cln2=0.7(R+2R)C,电源电压为1 2 1 2Vcc=12V，其中电路图中C1

的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响，课程设计T=1S，选取电容为C=10nF，R=28.86MΩ，根据振荡周期计算，选择1R=57.72MΩmultisim2VDD12VVsVDD28.86M¦¸R1616257.72M¦¸R263

RSTDISTHRTRICON

VCCOUTGND

64100¦¸Rl555_VIRTUAL10nFC

10nFCf

Timer0图3-1555构成的多谐振荡器1555课程设计说明书NE555NE555他的电路提供时序脉冲。图3-2555定时器内部逻辑电路信号灯转化器信号灯状态与车道运行状态如下：S0:通行；S1:通行；S2:通行；S3：缓行。6（A、南北（B）GA=1:东西方向车道绿灯亮；YA=1：RA=1：GB=1：YB=1：RB=1：4课程设计说明书课程设计说明书PAGEPAGE5JKJKS0=00,S1=01,S2=11,S3=10,Q1，Q2，3—13-1现态 次态 输出Q0Q1Q0*Q1*GAYARAGBYBRB0001100001011101000111100011001000001010可以得出信号灯状态的逻辑表达式：GA=Q1’Q0’ YA=Q1’Q0 RAGB=Q1Q0 YB=Q1Q0’ RB=Q1’JKJ01100QQ（现态1JK（次态1Q、Q’（现态）0K、J（次态，取触发器01Ga1

Ya1

Ra1VCCJ9 5V 2

2.5

2.5V38

2.5V37°´¼ü=Space41

VCC

U26A7408N

U19A7408N

U14B7408NVCCVV

U13A7404N

GNDGND

R139U1B9

47U2A7408NU2B7408N

31U15A7432N22 1U4B7408N3Rb1Gb1

2.5V

Yb1

2.5V

VDD12VVsVDD28.86M¦¸R1 447473N

40U2C

U14A42

2.5V8 43

46 50117408NU2D10

457408NU16A7432N

U4C7408N

U17B7408N

U18A7408N

5157.72M¦¸R252

100¦¸Rl555_VIRTUAL7408N

7 6 C

10nFCf0

Timer图3-3JK触发器连接的电路图倒计时计数器1，计数方式工作，直至减到数位“4”和“4T40T0，灯的变换。值。7419074190计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。采用两片74190芯片可设计成00～992474190QD、QC、QB、QA间接实现清零功能。其功能表如下图所示：表3-274190的功能表CTEND/UCLKLOADABCDQAQBQCQD 0 ABCD011 减计数001 加计数11000024s74190990074190CLK74190QD74190CLK019，0（0000）9（1001）之间的QAQD0QAQD74190CLK741901，相当于借位。则又7419074190C74190B1，CTEN/减D/ULOAD0，计数器预置数，置完数后，LOAD1，00，LOAD0，计数器又预置数，如此循环下去。则连接后的电路如下图所示：课程设计说明书课程设计说明书PAGEPAGE815A QA37408N10C QC6131B QB24115~CTEN~LOAD~U/D~RCO139D QD4~CTEN11~LOAD7U9A7400N14MAX/MINCLK125~U/D~RCOMAX/MIN131224DCD_HEX_YELLDCD_HEX_YELLCD_HEX_YELLOWDCD_HEX_DIE_HEX_DIG_RED141516175857U25A19U10AVCC7404N5VU8A1874LS21NU8B2320U4DU319BDQB2QD74002BD_5VU615A10C4002BD_5VQA3QC614CLK74190N302874190NU11A4001BD_5V2522633333U4A21327408N290U12A7432NJ1 J2J3J4J5 J6J7J8VCC倒计时计数器与信号灯转化器的连接倒计时计数器向信号灯转换器提供定时信号T4T0TO00”时（时，计数器重新置数，此时给信号灯转换器一个脉冲，使信号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。接法为：把个位、十位计数器的输出端QA、QB、QC、QD44T404（00000100）时，把十位计数器的输出端QAQBQCQD4QB、QDQA、QC’4T4T0两个定时信号用或门连接接入信号灯转换器的时钟端。则连接图如下图所示：DCD_HEX_YELLDCD_HEX_YELLCD_HEX_YELLOWDCD_HEX_DIE_HEX_DIG_RED141516175857U25A19U10AVCC7404N5VU8A1874LS21NU8B2320U4DU34002BD_5VU64002BD_5V15A1QA37408N10CBQB29QC61315A1QA3BQB2DQD710C9QC64DQD711~LOAD~CTEN4514~CTEN~U/D~RCO13U9A7400NMAX/MIN1211~LOAD5~U/D~RCO13CLK14CLKMAX/MIN122474190N283074190NU11A4001BD_5V2522633333U4A2132297408N0U12A7432NJ1 J2J3J4J5 J6J7J8VCCGa1Ya1Ra12.5V2.5V2.5VJ9VCC5V23837=SpaceGND41VCCU26A7408NU19A U14B7408N 7408NR1GND31U15A7432NU13A 47VCCVV392217404NU2AU4B7408NU1A12U1B141J1321CLK1K1Q12~1Q13752J 2Q9102K2CLK7408NU2B344Rb1~2Q8Gb1Yb1~1CLR6~2CLR92.5V7473N7473N2.5V407408NU2CU14A2.5V4311428457408N7408NU16AU17B7408N46U18A7408NU2DU4C7408N107408N7432N76图3-5交通灯信号控制器电路图黄灯闪烁控制0.513.1.15551课程设计说明书课程设计说明书PAGEPAGE12白天夜间模式的转换3-547VCCJ9 5VGND=Space 41GNDGND

VCCR1图3-6白天夜间的切换开关平信号，这个信号经延时电路后（可用单稳态电路实现，作为白天与夜间的自手动切换白天与夜晚模式的选择。时序仿真结果白天工作模式交通灯从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向黄灯亮。信号灯采用红、绿、黄发光二灯模拟。J2J774190CBD74190BA、C、D的切换开关不接地。计数器的开关如下图所示：J1J2J1J2J3J4J5J6J74图3-7置数法的开关连接方法白天的工作状态结果如下图3-7所示：0000图3-8白天工作状态夜间工作模式拨动到接地状态。电路图工作结果如下图3-7所示：0000图3-9夜间工作状态4仿真软件简介NIMultisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、NIMultisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICENILabVIEWSignalExpress软件的集成，完善了具有强1通过直观的电路图捕捉环境,轻松设计电路；SPICE借助高级电路分析,理解基本设计特征；5通过改进、整合设计流程,减少建模错误并缩短研发时间。5通过改进、整合设计流程,减少建模错误并缩短研发时间。设计总结检查，都需要一个人的动手能力，对个人的能力提高很有帮助。本次课程设计主要是运用本学期所学到的数字电子技术基础知识来设计一电路图买到我们所需的原件，绘制出仿真电路并调试。遇到的问题都不尽相同，但是通过问老师与同学交流都迎刃而解。自己在那边摸索来得简单，来得快。参考文献阎石主编，数字电子技术基础（第