精选优质文档-----倾情为你奉上目录 1．设计任务1． 设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则停止行驶（给行驶中的车辆有时间停在禁行线以外）具体要求如下：（１） 用红、绿、黄发光二极管作信号指示灯２） 让主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行可用逻辑开关作主支干道检测车辆是否到来的的信号３） 主支干道交替允许通行主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒４） 在每次由绿灯亮转换到红灯亮的过程中，要亮5秒钟的黄灯作为过渡５） 设置45秒、25秒计时、5秒计时显示电路2． 提示：设计时先用仿真软件Multisim测试设计电路是否正确，无误再制作实际电路3． 参考元器件：74HC160/190，74HC161，74HC00，74HC08，74HC20，74HC153，74HC138/139，CD4511，CD4060/NE555等2.总体设计方案2.1总述： 本次课程设计这样实现交通灯的控制，交通灯是交通安全的关键，已经广泛用于城乡的十字路口，它的正常工作是交通秩序能够正常进行的有力保障，为了确保十字路口的车辆顺利通行，往往都采用自动控制信号灯来进行指挥。
其中红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行本次设计主要分为两种情况：支干道有车和支干道无车整个交通灯控制系统由led灯显示模块，循环控制模块，置数与数码管显示模块和秒脉冲发生模块组成 主干道绿灯亮 支干道红灯亮 45s 主干道黄灯亮 支干道红灯亮 5s 主干道红灯亮 支干道绿灯亮 25s 主干道红灯亮 支干道黄灯亮 5s 图1 支干道有车 主干道绿灯亮 支干道红灯亮 45s 图2 支干道没车2.2设计思路：由一片74hc161控制交通显示红绿灯的交替循环，共有四个状态，主干道绿灯亮同时支干道红灯亮，主干道黄灯亮同时支干道红灯亮，主干道红灯亮同时支干道绿灯亮，主干道红灯亮同时支干道黄灯亮；同时两片74hc160加法计数器，高片和低片分别和七段显示译码管的十位和个位相连，通过预置数，实现数码显示；计数时间通过555定时器产生的秒脉冲来实现，各模块之间通过逻辑门来连接。
此外，在实现支干道有无车时，增加了手动复位按钮①系统中要求有45秒，25秒和5秒的三种定时信号，设计三种相应的计时显示器电路计时顺序用顺计时定时的起始信号由主控电路给出，定时时间结束的信号也输入主控电路，并通过主控电路去开启和关闭种交通灯或启动另一种计时电路②系统要求定时显示电路的输入信号为秒脉冲信号，设计一个可以实现秒脉冲输出的时基电路③主控电路是整个电路的核心，它的输入信号来自45秒，25秒，5秒三个定时信号主控电路可以控制各种交通灯的开启和关闭，并反馈信号给计时电路，触发与亮着的信号灯相应的定时电路，使其顺时显示相应时间2.3设计总框图如下： 秒脉冲发生模块计时模块数码管显示模块Led灯显示模块循环控制模块图3 交通信号灯控制的总原理框图绿红黄红黄绿红黄红绿绿黄主 干 道支 干 道 图4模拟十字路口实际情况3.模块电路设计3.1秒脉冲发生模块脉冲发生器是由555定时器构成的多谐振荡器，因为控制系统是以秒作为单位，所以用秒脉冲发生器，且其对信号的精度要求不高，这里选用555定时器来构成555定时器组成的秒脉冲CP1的周期为：T≈0.7(R1+2*R2)*C,若T=1.0s，令C1=10uF,C2=0.01uF,R1=47kΩ,R2=47kΩ。
根据计算结果，脉冲发生器设计如图5：它向计数电路提供的秒计时CP脉冲图5 秒脉冲发生器原理图3.2数码管显示模块 此模块由共阴极七段显示译码管、CD4511做译码器中间通过330Ω的电阻相连组成主要是通过预置给74hc160的三个数45、5、25，再利用74hc160的计数功能计上述的三个数，从而实现数码管的译码、显示这里硬件电路采用的是七段显示共阴管，每一个数码管配备七个限流电阻，保护其可以正常工作 图6 数码管显示电路3.3 led发光电路交通信号灯采用红、黄、绿三种颜色的发光二极管，共阳极接法，串联入保护电阻，避免电流过大对二级管造成损坏译码器采用实验室最常用的74ls138三线八线译码器： 表1 74ls138真值表显示电路： 图7 译码显示电路3.4主控电路交通灯的主控电路时一个时序电路，输入信号为：车辆检测信号（传感器信号）设为A、B，三个定时信号5s、25s、45s设为E、D、C控制器的状态转换表如表3所示表2状态主干道支干道时间S0绿灯亮，允许通行红灯亮，禁止通行45S1黄灯亮，停车红灯亮，禁止通行5S2红灯亮，禁止通行绿灯亮，允许通行25S3红灯亮，禁止通行黄灯亮，停车5逻辑变量的取值含义为：A=0，主干道无车，A=1，主干道有车；B=0，支干道无车，B=1，支干道有车；C=0,45s定时未到，C=1,45s定时到；D=0,25s定时未到，D=1,25s定时到；E=0,5s定时未到，E=1,5s定时到。
状态编码：S0=00，S1=01，S2=11，S3=10赋值后的状态转换表如表3所示表3ABCDEQ2nQ1nQ2n-1Q1n-1说明00000维持S01100000010001由S0→S1111010100101维持S110111由S1→S21101111011111维持S201110由S2→S3111101001010维持S311000由S3→S0将表中的触发器输出化简，并选择JK触发器，可得状态方程即驱动方程如下：状态方程：Q2n+1=EQ2n（Q1n）′+ABD′Q2nQ1n+A′BQ2nQ1n+B′Q2nQ1n+ABDQ2nQ1n+E′Q2nQ1n =EQ2n（Q1n）′+ (Q1n+E′（Q1n) ′） Q2n =EQ2n（Q1n）′+ (Q1n+E′) Q2nQ1n+1=A′B（Q2n）′（Q1n）′+ABC（Q2n）′(Q1n) ′+E′(Q2n) ′Q1n+E(Q2n) ′Q1n+ABD′Q2nQ1n+A′BQ2nQ1n= (A′+AC) B(Q2n) ′(Q1n) ′+ ((Q2n) ′+BQ2n ((A′+D)*A) ′) Q1n=(A*(A′+C′)) ′ B(Q2n) ′(Q1n) ′+(Q2n) ′ ((Q2n) ′+(BA′D) ′)* Q1n=(AC′) ′B(Q2n) ′(Q1n) ′+（Q2n(BA′D) ′) ′Q1n驱动方程：J1=B（AC′）′（Q2n）′ K1=（B（AD）′）′Q2n J2=EQ1n K2=E（Q1n）′74LS160芯片如图所示，CLR为异步清零端，LD为置数控制端，P和T使能端，CP为时钟输入端，ABCD为并行置数输入端，QAQBQCQD为输出端，功能表如图所示。
图8表4 74LS160功能表CLKCLRLDEPET工作状态0置零↑10预置数1101保持110保持（但C=0）↑1111计数 图9 主控电路3.5交通信号灯电路交通信号灯采用红、黄、绿三种颜色的发光二极管，共阳极接法，并连接高电平时分别接入保护电阻，避免电流过大时二极管造成损坏，信号输入分别接译码管和门电路如图10图10 led显示模块电路4．原理总图5．元器件清单序号数量名称规格11TIMER, LM555CM22LED_red32LED_yellow42LED_green5174LS, 74LS138D6174LS, 74LS161D71 74LS, 74LS4011BD8274LS, 74LS160D91 74LS, 74LS4081BD102 74LS, 74LS4023BD111SWITCH, SPST12274LS, 74LS32D131RESISTOR, 74.7kΩ141RESISTOR, 4.7kΩ151CAPACITOR, 10F161CAPACITOR, 0.01F172HEX_DISPLAY, DCD_HEX186RESISTOR, 330Ω1914RESISTOR, 470Ω6．调试本设计的巧妙之处就在于能够分级调试，首先调试555产生的秒信号，再对其分频信号进行分析，观察是否够得到我们所需要的1.1秒信号。
调试74LS160观察是否能够达到我们的要求即实现10进制计数观察74LS138级联的输入与输出是否与真值表一致最后看各基本门电路组成的分析电路是否能达到预期的目的显示部分也是这样，分级检测，如果每一个小环节都能正常工作我们就可以把它们都连接起来，观察两个大的部分能否各自正常工作，即灯的控制是否和预期一致，显示能否正常进行最后校对两部分，即灯与计时，观察其是否能达到同步，并用基准秒表进行测试看时间是否有误差7.心得体会 通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际。