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1、 目录第1章 交通信号灯控制器的总方案及总设计框图1 1.1 交通信号灯控制器的方案比较1 1.2 交通信号灯控制器的总方案选择1 1.3 交通信号灯控制器的总设计框图1第2章 单元电路设计2 2.1 秒脉冲发生器的设计2 2.1.1 秒脉冲发生器的功能及组成元件2 2.1.2 秒脉冲发生器的工作原理2 2.1.3 秒脉冲发生器电路所用芯片的管脚图3 2.1.4 秒脉冲发生器电路元件参数的计算4 2.2 定时器电路的设计4 2.2.1 定时器的功能及组成元件4 2.2.2 定时器电路所用芯片的管脚图及其功能表5 2.2.3 定时器电路工作原理7 2.3 控制器电路的设计8 2.3.1 控制器的
2、功能及组成元件8 2.3.2 控制器电路所用芯片的管脚图及其功能表8 2.3.3 控制器电路工作原理9 2.4. 译码器电路的设计112.4.1 译码器的功能及组成元件112.4.2 译码器电路所用芯片的管脚图112.4.3 译码器电路工作原理12第3章 交通信号灯控制器电路的仿真 13 3.1 EWB仿真软件的介绍13 3.2 仿真波形13第4章 交通信号灯控制器的制作及调试16 4.1交通信号灯控制器的制作16 4.2交通信号灯控制器的调试16课程设计总结17参考文献18 附录A PCB原理图19附录B PCB板图20附录C 元器件明细清单21 第1章 交通信号灯控制器的总方案及总设计框图
3、1.1 交通信号灯控制器的方案比较 方案1：采用MAX7000S系列的EPM128LC-7芯片设计较少，但是采用的芯片比较贵，并且软件的设计难度比较打，对软件的设计要借助一定的工具，而实现这种逻辑编程的工具很贵。 方案2：采用AT89C51单片机电路设计并制作。这种方案硬件少，基本上硬件设计没有什么难度，都是常用的接法，软件实现的难度不高，并且单片机电路电路也是常用的电路，芯片容易买到，价格有相对便宜。 方案3：采用传统的数字电路设计制作方案。电路复杂，设计思维能力要求较高，调试起来也有一定的难度，而且电路需要的硬件多成本高制作方案。电路硬件比1.2 交通信号灯控制器的总方案选择由于我们是在做
4、数字电路的课程设计，为了加深对数字电路知识的理解和掌握，所以本课题交通信号灯控制器选择方案31.3 交通信号灯控制器的总设计框图交通灯控制系统的原理框图如图1-3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。秒脉冲发生器是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。图中： TL: 表示A车道或B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。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。 TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。 ST
5、：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。第2章 单元电路设计2.1 秒脉冲发生器的设计 2.1.1 秒脉冲发生器的功能及组成元件 秒脉冲发生器用于产生周期为1秒的的矩形波脉冲，其主要由NE555芯片组成的多谐振荡器来实现。 2.1.2 秒脉冲发生器的工作原理 由555定时器构成的多谐振荡器如图2-1-2所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚） 和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。 由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc
6、，故高电平触发 端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使 电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关 。充电时间常数T充=（R1R2）C。由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电 容的放电时间有关，放电时间常数T放R2C随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。 为高电平，放电管VT
7、截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电 路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/32/3）Vcc 之间变化。图2-1-2（b）所示为工作波形。 图2-1-2 555定时器震荡电路和工作波形图 2.1.3 NE555芯片管脚图及其功能表 NE555芯片管脚图如下所示： 图2-1-3 NE555芯片管脚图 NE555的功能表如下所示：输入输出THTR/RD/OUTV状态00导通2/31/3VCC10导通2/3VCC1/3VCC11截止1/3VCC1不变不变 表 2-1-3 NE555的功能表 2.1.4 秒脉冲发生
8、器电路的元件参数计算秒脉冲发生器电路原理图如下所示：图2-1-4 秒脉冲发生器电路原理图根据图2-1-2中UC的波形可以确定振荡周期为 T=TPH+TPLTPH对应的充电时间 TPH=0.7(R1+R2)C (2-1-4-1)TPL对应的放电时间 TPL=0.7R2C (2-1-4-2)振荡周期 T=TPH+TPL=0.7(R1+2R2)C (2-1-4-3)振荡频率 f=1/T (2-1-4-4)取R2=47 K,R1=47 K,C1=10uF,代入(2-1-4-1)可得TPH=0.7*(47+47)*10ms代入（2-1-4-2）可得TPL=(0.7*47)ms,将以上所得代入(2-1-4-3) 可
