《交通灯电路课程设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通灯电路课程设计报告（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数电课程设计交通灯电路课程设计报告书姓名: 学号: 专业班级: 指导老师: 日期: 2一.设计背景 .3二 任务和要求 .3三、总体方案 .3(1)主要功能为： .4(2)简单原理如下： .4(3)总体方案原理图 .4四、单元电路的设计： .6(1) 时钟脉冲产生电路： .6(2)计时控制电路： .7(3) 主控电路 .8(4).交通信号显示电路 .9(5).倒计时 .10五 总体电路图 .11六、波形图 .12七 电路组装、调试过程中发生的问题及解决的方法。 .12八 分析和总结 .12 3一.设计背景在 现 代 城 市 中 ， 人 口 和 汽 车 日 益 增 长 ， 市 区 交 通 也 日
2、 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 与 交 叉 路 口 ， 用 来 控 制 车 的 流 量 ， 提 高 交 叉 口 车 辆 的 通 行 能 力 ， 减 少 交 通事 故 。 有 了 交 通 灯 人 们 的 安 全 出 行 有 了 很 大 的 保 障 。二 任务和要求红绿灯交通信号系统外观示意图如图 1 所示。1在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。2设置一组
3、数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿灯亮的时间是 20s，另一个方向上绿灯亮的时间是 30s，黄灯亮的的时间都是 5s。三、总体方案在一个有主、支干道的十字路口，主、支干道各设置一组红、黄、绿三色的交通灯。红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行。在绿灯变为红灯之前，黄灯先亮 5秒，以提示未通行的车辆准备停车。由于主干道车辆较多，所以要求主干道处于通行状态的时间长一些，设为 30秒；而支干道通行时间为 20秒。倒计数计时器绿灯黄灯红灯红 黄 绿灯 灯 灯 4(1)主要功能为：1.实现红绿灯的交通管制功能；2.在红绿灯交换的前 5秒，由黄灯提示司机注意，准备停车，且此
4、时绿灯熄灭；3.可适应主次干道不同的车流量的需要，拟设计主干道的车辆通行时间为 30秒，支干道的车辆通行时间为 20秒；4.采用倒计时的方式，提示司机剩余时间。(2)简单原理如下：由 555时钟信号发生电路产生稳定的“秒”脉冲信号，确保整个电路装置计时工作稳定进行。用一片 74LS161作为计数器，将其输出端通过非门与 74LS48相连后，把 74LS48输出端连到数码管上，实现倒计时。用另外一片 74LS161作为状态控制器，控制状态变量Q2Q1的变化，即实现变化：00-01-10-11，从而使计数器实现模 10、模 2、模 5的转化。六个灯与由状态控制器控制的 74LS74的输出端通过门电
5、路直接相连。(3)总体方案原理图在电路中，555 时钟信号发生器产生一个以秒为单位的 CP脉冲，计数器 74LS161接受CP脉冲，实现同步计时。通过非门连接计数器输出端与译码驱动电路，在数码管上显示倒计时。将两片计数器的进位输出 RCO取反用以控制其自身循环置数，又两片进位输出 RCO 5与后状态控制器 74LS161的脉冲信号，由此，状态从 00变至 01，历时 30s；从 01至 10，历时 5s；从 10至 11，历时 20s；再从 11变至 00，历时 5s，依次循环。状态不同，计数器置数和红绿灯如何显示不同；计数器置数不同，则模值不同，状态改变时间也不同。然后状态控制电路 74LS
6、161控制计时电路 74LS161的输入端。当状态控制电路的输出Q1Q0为 00时实现模 30的计数器，此时主干道的绿灯和支干道的红灯亮；为 01时实现模5计数器，此时主干道的黄灯和支干道的红灯亮；为 10时实现模 20的计数器，此时主干道的红灯和支干道的绿灯亮；为 11时实现模 5的计数器，此时主干道的红灯和次干道的黄灯亮；然后 Q1、Q0 再回到 00状态，这样就实现了交通灯的循环且实现了主支干道通车时间不同的功能。(1). Q1Q0为 00时，主干道绿灯与支干道红灯亮，即：AG、BR，时间持续 30s；(2).Q1Q0为 01时，主干道黄灯与支干道红灯亮，即：AY、BR，时间持续 5s；
7、(3).Q1Q00为 10时，主干道红灯与支干道绿灯亮，即：AR、BG，时间持续 20s；(4). Q1Q00为 11时，主干道红灯与支干道黄灯亮，即：AR、BY，时间持续 5s；四个状态以 00-01-10-11的顺序循环出现。其工作流程图如图：状态 00持续30s支干道红灯亮主干道绿灯亮状态 01持续 5s支干道红灯亮主干道黄灯亮状态 10持续20s支干道绿灯亮主干道红灯亮状态 11持续 5s支干道黄灯亮主干道红灯亮图 2 工作流程图 6四、单元电路的设计：(1) 时钟脉冲产生电路：产生稳定的秒脉冲（f=1Hz）信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。用 555芯片按一定的线路接上不
8、同的电阻和电容就可产生周期不同的脉冲信号，即不同的频率的脉冲。脉冲电路图：555芯片一片、4.7u 和 0.1u的电容、4.7k、和 150k电阻(2)计时控制电路：利用系统的状态量 Q1、Q0 分别控制计数两片 74LS161的置数端 D0，D1，D2，D3 和D0,D1,D2，D3。当系统状态处在 AGBR时，进制是模 30，低位有效状态为0110，0111，1000，1111，高位有效状态为 1101,1110,1111，低位置为 0110；高位置1101，当系统处在 ARBG时，进制是模 20，低位有效状态为0110，0111，1000，1111，高位有效状态为 1101,1111，低
9、位置为 0111，高位置1110；当系统处在 AYBR或 ARBY时，进制是模 5，低位有效状态为 71011，1100， ，1101,1110,1111，高位没有有效状态，低位置为 1011，高位置 1111:；由此有：所以有： D3=Q0 D2=/Q2 D1=1 D0=Q0D3=1 D2=1 D1= Q0 + Q1 Q0=Q0 + /Q1注：符号“/”代表逻辑非按照上述函数表达式将代表状态的信号分别连接至计数器低位置数端 D3、D2、D1、D0和高位置数端 D3,D2,D1,D0上，通过状态变量控制置数。并将 L两计数器高位进位RCO通过非门连至其同步置数端 LOAD上，即：当此次计数至
10、1111时，再接受一个脉冲信号，RCO 由 0变为 1，同时，LOAD 由 1变为 0，在脉冲到来时开始下一次置数。再将低位片的 CP和高位片的 LOAD上。使用主要器件：74LS161、74LS04。(3) 主控电路将控制状态的 74LS161的所有置数端接地，即置零，把高位和低位计数器的高位进位通过与门后作为状态控制器的脉冲信号，当每次计数器计到 1111后，计数器的 RCO将由 0变为 1，产生一个上升沿。由于要通过此片 74LS161实现状态变化：00-01-10-11，因此再将其输出 Q1与 Q0通过与非门连至本芯片同步置数端 LOAD上。再用门电路，依据 D3、D2、D1、D0 的
11、函数表达式，把状态控制器的输出 Q1、Q0 与计数器的置数端相连接，实现状态控制器与计数器相互控制。如图：计时电路置数状态控制器输出 低位 高位Q1 Q0 D3 D2 D1 D0D3D2D1Q00 0 0 1 1 0 1 1 0 10 1 1 0 1 1 1 1 1 11 0 0 1 1 0 1 1 1 01 1 1 0 1 1 1 1 1 1 8(4).交通信号显示电路红绿灯显示所代表的状态，同样与状态控制电路的状态一一对应，即主控电路的输出 Q1和 Q0决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。如灯亮用“1”表示，灯灭用“0”表示，则有表：状态控制器输出主干道信号灯 支干道信号灯Q1 Q0
12、AR AY AG BR BY BG0 0 0 0 1 1 0 00 1 0 1 0 1 0 01 0 1 0 0 0 0 11 1 1 0 0 0 1 0 9(5).倒计时当每一状态发生变化时，置入的数据将同时改变，通过非门连接，将计数器输出信号加至七段数码管译码驱动器 74LS48上，然后把 74LS48的输出接到数码管上，在数码管上显示倒计的秒数，具体显示如表 2：表 2Q1Q0 主干道 支干道00 绿灯 29-0 红灯（30 秒）01 黄灯 4-0 红灯（5 秒）10 红灯 19-0 绿灯（20 秒）11 红灯 4-0 黄灯（5 秒）使用主要器件：74LS48、74LS04、数码管、限流保护电阻。 10五 总体电路图 11六、波形图七 电路组装、调试过程中发生的问题及解决的方法。在实验中，器件的连接很容易出错，不是面包板的接触不良，就是导线较短，这些问题又不好检查，只能用万用表细心的检测，也存在芯片坏掉的问题
