数字电子课程设计说明书交通信号灯控制器院 系： 电气与信息工程学院 学生姓名： 叶 海 斌 指导教师： 胡 新 晚 专 业： 电气自动化技术 班 级： 电气 1101 班 完成时间： 2013 年 4 月 23 日 1前言《数字电子技术》是一门应用范围极广，发展及其迅速，具有较强实践性技术基础课，所以既要加强基础理论的系统学习，又要加强实践技术的训练通过实验使学生在实验方法和实验技术上得到训练，进而培养学生理论联系实际的能力在实际工作中，电子技术人员需要分析器件、电路的工作原理；验证器件、电路的功能；对电路进行调试、分析，排除电路故障；测试器件、电路的性能指标；设计、制作各种实用电路的样机所有这些都离不开实验此外，实验还有一个重要任务，是要培养正确处理数据，分析和综合实验结果、检查和排除故障的能力在信息高速发展的社会，尤其是电子与信息技术的快速发展,大规模集成电路的出现，TTL 数字集成电路也得到了相应的发展TTL 数字集成电路以其具有较高的工作速度及较低的平均功率而被广泛用于各种数字电路中。
用得最多的是 CT74LS 系列产品，CT74LS 系列，电路通过加大电路中电阻的阻值来降低电路的功耗从而达到使电路既具有较高的工作速度，又有较低的平均功耗而且体积小，价格低廉，稳定性可靠本说明书主要介绍利用 555 芯片，CT74LS 系列的这些优点，如何进行设计交通灯的，本设计主要利用到的芯片是74LS190、74LS153、74LS08、74LS04、74LS74 等芯片和元件通过设计仿真、画原理图、画 PCB 图、制板和调试四个步骤完成本设计交通信号灯控制器的设计是数字电子技术一个基础的设计课程设计要求有以下五点：1、用红、黄、绿三色发光二极管作信号灯，设计制作一个交通灯控制器2、当 A 干道允许通行亮绿灯时，B 干道亮红灯而 B 干道允许通行亮绿灯时，A 干道亮红灯3、两者交替允许通行，每次放行 25 秒4、在每次由亮绿灯变成红灯时的转换过程中间，要亮 5 秒的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外5、安装自己设计的电路并通电调试2目 录第 1 章 交通信号灯控制器的设计 ............................................................................31.1 设计方案 ........................................................................................................31.1.1 提出方案 .................................................................................................31.1.2 方案论证及确定 .....................................................................................31.2 设计原理分析 ................................................................................................41.2.1 系统框图 .................................................................................................41.2.2 交通灯控制器的 ASM 图 ......................................................................41.2.3 单元电路的设计 .....................................................................................61.2.4 总体电路图 ...........................................................................................14第 2 章 交通信号灯控制器的仿真制作 ..................................................................152.1 交通信号灯控制器的 PROTEUS 仿真及验证 ..............................................152.1.1 制作控制器电路图 ...............................................................................152.1.2 控制器的仿真验证 ...............................................................................152.2 交通信号灯控制器的 PCB 制作 ..................................................................152.2.1 控制器的 protel99 SE 电路图的制作 ..................................................152.2.2 控制器的 PCB 制作 .............................................................................16第 3 章 交通信号灯控制器的实物制作 ..................................................................193.1 元器件清单 ..................................................................................................193.2 交通信号灯控制器电路板的制作 ..............................................................203.2.1 图纸转印及打孔 ...................................................................................203.2.2 元器件的焊接 .......................................................................................18第 4 章 实物验证及调试 ..........................................................................................194.1 交通信号灯控制器电路的调试 ..................................................................194.1.1 试前检查 ...............................................................................................19第 5 章 设计总结 ......................................................................................................215.1 总结 ..............................................................................................................215.2 心得体会 ......................................................................................................225.3 参考文献 ......................................................................................................23附录一 交通信号灯控制器 PROTEUS 的仿真 ......................................................23附录二 交通信号灯控制器 PROTEL 绘制原理图 ....................................................24附录三 实物图 .............................................................................................................253第 1 章 交通信号灯控制器的设计1.1 设计方案1.1.1 提出方案方案一：用数字电子技术设计交通灯控制系统可以由秒脉冲发生器、定时器、控制器和译码器四个核心部分组成，秒脉冲发生器、定时器、控制器和译码器可以用 190 计数器、555多谐振荡器、153 数字选择器和与非门实现，从而实现交通灯的管理。
方案二：用单片机技术设计交通灯控制系统可以通过在 MCS-51 系列单片机系统中扩展外围可编程并行输入/输出接口芯片 8255，来实现交通灯的管理1.1.2 方案论证及确定采用方案一时，秒脉冲发生器做该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作秒脉冲发生器、定时器、控制器和译码器采用 190 计数器、555 多谐振荡器、153 数字选择器和与非门实现时， 电路相当稳定，且各元器件的成本低若采用方案二，硬件设备是在 80C51 芯片外围通过 74LS373 和 8255 芯片来实现 I/O 口的扩展，利用 8255 做输出口，控制六只发光二极管的亮灭来模拟交通灯管理，其主要核心是软件设备，即所编辑的程序此电路虽然元器件少，但成本高，且灯亮的时间与方案一相比难于控制根据实验设计的总体要求，本实验确定采用方案一41.2 设计原理分析1.2.1 系统框图交通灯控制系统框图如图 1.1 所示它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成秒脉冲发生器做该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。
图 1.1 交通灯系统框图图中，TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为 20 秒，即车辆正常通行的时间间隔定时时间到，TL=1，否则，TL=0TY：表示黄灯亮的时间间隔为 5 秒定时时间到，TY=1，否则，TY=0ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号由它控制定时器开始下个工作状态的定时 1.2.2 交通灯控制器。