基于某數(shù)字電路地交通燈設(shè)計

1、實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全電子技術(shù)課程設(shè)計報告課程名稱電 子技 術(shù) 課 程設(shè) 計設(shè)計題目交 通 信 號燈 控 制 器所學(xué)專業(yè)名稱電 子 信 息工 程班級電 信 1 班學(xué)號2013210 xxx 學(xué)生姓名張 xx 指導(dǎo)教師xxx 實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全2015 年6 月1 日實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全電子技術(shù)課程設(shè)計任 務(wù) 書設(shè)計（論文）名稱：交 通信 號 燈 控 制 器系(部) 、專業(yè)：電氣學(xué)院電子信息工程學(xué)生姓名：張 xx 指導(dǎo)教師： xxx 下達(dá)時間： 2015 年 5 月 25 日一、課程設(shè)計應(yīng)達(dá)到的目的：設(shè)計設(shè)計一個十字路口交通燈控制電路，要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間25 秒；要

2、求黃燈先亮5 秒，才能變換運行車道；黃燈亮?xí)r要求每秒閃亮一次。二、課程設(shè)計任務(wù)和基本要求設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個十字路口交通燈控制電路，要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間25 秒；要求黃燈先亮5 秒，才能變換運行車道；黃燈亮?xí)r要求每秒閃亮一次?；疽螅簩嵱脴?biāo)準(zhǔn)文案大全用交通燈控制十字路口的車輛通行，綠燈通行，黃燈緩行，紅燈停止，每次通行 25 秒，則要求綠燈每次亮25 秒。綠燈亮 25 秒后變成黃燈，黃燈再亮5 秒，當(dāng)甲車道亮綠燈時，乙車道紅燈亮，那么當(dāng)甲車道亮黃燈時，車輛緩行，此時乙車道不能通行，故亮紅燈，所以紅燈亮 30 秒。黃燈閃亮，只需將黃燈的控制信號與時間的秒信

3、號相與即可。目 錄摘要： .5 第一章設(shè)計電路.5 1.1 設(shè)計任務(wù)與要求.5 1.2 設(shè)計分析.5 第二章總體設(shè)計方案.6 2.1 電路狀態(tài)分析.6 2.2 時間控制分析.6 第三章單元電路設(shè)計.7 3.1 時標(biāo)電路.7 3.2 分頻電路.7 3.3 核心控制電路及顯示.8 3.4 倒計時顯示電路. .10 第四章電路總圖.10 第五章元件清單.11 第六章心得體會.12 參考文獻(xiàn).12 芯片引腳與功能表.13 交通信號燈控制器實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全摘要：在日常生活中，交通燈作為管理交通、調(diào)協(xié)車輛的一個便捷的手段，起著很大的作用。各種交通工具、行人都要根據(jù)交通燈的變化來決定是否前行，通行的時間的規(guī)

4、定協(xié)調(diào)了它們的步伐，極大的減少了由于交通混亂引起的各種事故的發(fā)生。因此，一個完善的交通系統(tǒng)中，交通燈是必不可少的設(shè)備，一個完善的交通燈程序會更有效的管理當(dāng)前道路中出現(xiàn)的實際情況，使車輛、行人的行進(jìn)變得更順暢、更和諧。第一章 設(shè)計電路1.1 設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計一個十字路口交通燈控制電路，要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間25 秒；要求黃燈先亮5 秒，才能變換運行車道；黃燈亮?xí)r要求每秒閃亮一次。1.2 設(shè)計分析用交通燈控制十字路口的車輛通行，綠燈通行，黃燈緩行，紅燈停止，每次通行25 秒，則要求綠燈每次亮25 秒。綠燈亮25 秒后變成黃燈，黃燈再亮5 秒，當(dāng)甲車道亮綠燈時

5、，乙車道紅燈亮，那么當(dāng)甲車道亮黃燈時，車輛緩行，此時乙車道不能通行，故亮紅燈，所以紅燈亮30 秒。黃燈閃亮，只需將黃燈的控制信號與時間的秒信號相與即可。1.3 設(shè)計原理與框圖為了確保十字路口的車輛順利、通暢地通過， 往往都采用自動控制的紅、黃、綠的交通燈來進(jìn)行指揮。其中紅燈亮，表示該道路禁止通行；黃燈亮表示該道路上未過停車線的車輛禁止通行，已過停車線的車輛緩慢通行；綠燈表示該道路允許通行。交通燈的控制系統(tǒng)框圖如圖1-1 所示：時標(biāo)分頻系統(tǒng)控制電路東西方向 ew g y r 南北方向 ns g y r 倒 計 時顯示圖 1-1 實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全它主要由控制器、分頻器、倒計時器和時標(biāo)等部分組成。時

6、標(biāo)以秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，倒計時器顯示兩組信號燈的控制時間，分頻器將時標(biāo)秒信號進(jìn)行五分頻，并將信號提供給控制器，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制倒計時器，和紅綠黃燈的顯示情況。第二章 總體設(shè)計方案2.1 電路狀態(tài)分析（ 1）兩車道的運行狀態(tài)共4 種，如表2-1 所示控制器狀態(tài)信號燈狀態(tài)車道運行狀態(tài)及時間s0（00）s1（01）s2（11）s3（10）南北綠，東西紅南北黃，東西紅南北紅，東西綠南北紅，東西黃南北通行，東西禁止通行(5t) 南北緩行，東西禁止通行(t) 南北禁止通行，東西通行(5t) 南北禁止通行，東西緩行(t) 表 2-1 控制器工作狀態(tài)及其功能表中設(shè)南北方向的紅、黃、綠燈分別為ns

7、r, nsy,nsg; 東西方向的紅、黃、綠燈分別為ewr, ewy, ewg 。它們的工作方式，有些必須是并行進(jìn)行的，即南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮。應(yīng)滿足兩個方向的工作時序，即東西方向亮紅燈的時間應(yīng)等于南北方向亮黃、綠燈時間之和。 同理，南北方向亮紅燈的時間應(yīng)等于東西方向亮黃、綠燈時間之和。本方案取時間t=5s ，則南北、東西方向亮綠、黃、紅燈時間分別為25s、5s、30s。其中紅燈亮的時間為綠燈、黃燈亮的時間之和，黃燈是間歇閃耀。2.2 時間控制分析（ 2）十字路口要有數(shù)字顯示作為時間提示，以方便人們更直觀地把握時間。具體

8、應(yīng)為當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后以每秒減1 計數(shù)方式，直至減到數(shù)為“0”，十字路口紅、綠燈交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，而進(jìn)入下一步某方向的工作循環(huán)。例如當(dāng)南北方向從紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈時，置南北方向數(shù)字顯示為30，并使計數(shù)器開始減“1”計數(shù)。當(dāng)減到綠燈滅而黃燈亮（閃耀）時，數(shù)顯示應(yīng)為5，當(dāng)減到“ 0”時，此時黃燈滅，而南北方向的紅燈亮；同時，使得東西方向的綠燈亮，并置東西方向的數(shù)顯為30。時序工作流程圖如圖2-2 所示：實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全圖 2-2 (3)時標(biāo)直接由集成的時鐘信號源提供1s 的單位秒脈沖；倒計時器由4 塊 74ls192兩兩組合，分別記錄南北、 東西方向的通行情況， 數(shù)字顯示由四

9、塊集成的4輸入端數(shù)碼管承擔(dān)； 時間 t=5s ， 有 74ls161的五分頻信號提供；控制器由2 塊 74ls194組成扭環(huán)行12 進(jìn)制計數(shù)器，提供紅黃綠燈的控制信號，再由集成的虛擬交通燈模擬紅黃綠的顯示情況。第三章 單元電路設(shè)計3.1 時標(biāo)電路秒脈沖由如圖3-1 所示的集成時鐘信號源提供，本方案信號源采用5v 的電壓， 它是整個電路的基準(zhǔn)時間信號，它的秒脈沖直接提供給分頻器74ls161，并觸發(fā)其工作。（也可以采用555 定時器來提供秒脈沖信號）圖 3-1 3.2 分頻電路該分頻電路為五分頻，具體設(shè)計情況如圖3-2 所示：s0=00 30s s1=01 5s s2=10 30s s3=11

10、25s 實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全u574ls161dqa14qb13qc12qd11rco15a3b4c5d6enp7ent10load9clr1clk2v160 hz 5 v vcc5vxsc1abcdgtu1a74ls04d圖 3-2 4 位同步二進(jìn)制計數(shù)器74ls161的封裝及功能表見附錄，將芯片的始能端enp 、ent ，清零端（低電平有效） ，電源端接 5v （高電平） ，輸出端 qc五進(jìn)制的進(jìn)位端通過74ls04非門反饋給置數(shù)端load （低電平有效），輸入端a、b、c、d均接地（低電平），計數(shù)器從0 開始計時，當(dāng)計數(shù)到4 時，輸出端qc為 1（高電平），此時置數(shù)端load有效，輸入端重新

11、置為0，如此循環(huán)，計時器反復(fù)從0-4 計五個數(shù)，該過程中clk,qa,qb,qc的波形依次如圖3-3 所示：圖 3-3 由波形圖可知圖3-2 中的計數(shù)器是下降沿觸發(fā)的，qb,qc均為五分頻信號，本方案中選擇qc信號并輸入給下級的核心控制電路，作為74ls194的觸發(fā)信號。3.3 核心控制電路及顯示控制電路部分由兩塊74ls194組成扭環(huán)行12 進(jìn)制計數(shù)器， 然后經(jīng) 74ls04的非門與74ls08 的與門譯碼， 輸出給十字路口南北、東西兩個方向的信號燈，其中的黃燈信號與時標(biāo)秒信號相與即可獲得每實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全秒閃亮一次的信號。扭環(huán)行計數(shù)器的狀態(tài)表如下所示計數(shù)器輸出南北方向東西方向q0 q1 q

12、2 q3 q4 q5 nsg nsy nsr ewg ewy ewr 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 3 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 4 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 5 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 6 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 8 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 9 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 10 0

13、0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 11 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 根據(jù)狀態(tài)表，可列出東西、南北方向綠、黃、紅燈的邏輯表達(dá)式：東西方向綠：ewg=q4q5 黃： ewy=q4 q5(ewy =ewy cp) 紅： ewr=q5南北方向綠：nsg=q4 q5 黃： nsy=q4 q5(nsy=nsy cp) 紅： nsr=q5 具體電路圖3-4 設(shè)計如圖所示：圖 3-4 74ls194 四位雙向移位寄存器的引腳與功能表見附錄，將其中一片74ls194 的 qd接至另一片的sr ，將另一片的qa接到這片的sl，同時把兩片的s1、s0、clk和clr分別并聯(lián)即可變成8

14、位的雙向移位寄實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全存器，如上圖所示電路只采用右移功能，故只將左邊的74ls194的 qd接至右邊的sr ，再降右邊輸出端的 qb接方向器非門反饋給左邊的sr ，作為右移的輸入信號，從而行成扭環(huán)12 進(jìn)制計數(shù)器，另上圖兩片 74ls194輸出端的qa 、qb 、qc 、qd從左至右分別為q0 、q1、q2 、q3 、q4 、q5、q6 、q7 、q8 。按東西、南北方向綠、 黃、紅燈的邏輯表達(dá)式連接成上圖所示電路的右邊部分，黃燈閃亮則需將ewy 和 nsy分別與時標(biāo)信號相與。圖中上面的交通燈模擬東西方向，下面的則模擬南北方向。另外， s0、clr接高電平， s1 接低電平， clk接

15、上級的五分頻信號。并將東西、南北方向的黃燈信號與時標(biāo)秒脈沖相與 (ewy=ewy cp和 nsy =nsy cp) 的反向信號分別輸出給下級南北、東西方向倒計時器的置數(shù)端，東西、 南北反向的紅燈信號和時標(biāo)秒脈沖的與信號分別輸出給下級南北、東西方向倒計時器，作為觸發(fā)信號。3.4 倒計時顯示電路電路具體設(shè)計如圖3-5 所示， 左邊兩塊74ls192和集成數(shù)碼管記錄和顯示南北方向紅燈亮的時間，右邊兩塊74ls192 和集成數(shù)碼管記錄和顯示東西方向紅燈亮的時間。將低位 74ls192 的借位輸出端(bo)和進(jìn)位輸出端(co)分別接至高位的減計數(shù)時鐘輸入端(down) 和加計數(shù)時鐘輸入端(up) ， 組

16、成兩位十進(jìn)制計數(shù)器。本計數(shù)器用來倒計時，將減計數(shù)時鐘輸入端(down) ，接上級相應(yīng)控制電路紅燈信號和時標(biāo)秒脈沖的與信號，低位的加計數(shù)時鐘輸入端(up) 接 5v的高電平，置數(shù)端接上級相應(yīng)控制電路黃燈信號與時標(biāo)秒脈沖相與的反向信號，置數(shù)輸入端都置成30，異步清零 (clr)接地（低電平）。圖 3-5 第四章電路總圖實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全第五章元件清單實用標(biāo)準(zhǔn)文案大全第六章心得體會剛開始看到電子設(shè)計的15 個題目，我頓時感覺躍躍欲試，因為做了老久的實驗。對各個集成塊的各個管腳都大致有了了解；每次做實驗我差不多都能一次完成及很好的完成接線任務(wù)；同學(xué)們說我做的不錯。 所以更想做此次的電設(shè)。當(dāng)我看到交通燈控

17、制器這個題目時，我情不自禁的就選擇了它。因為我對交通燈怎么通行的很是好奇。并且想通過自己掌握的知識設(shè)計出一個能完成基本任務(wù)的交通燈。然后我開始慢慢的查找資料。進(jìn)行設(shè)計環(huán)節(jié)。借閱了有關(guān)multisim仿真軟件的書籍。基本了解了怎么添加元件，修改元件，以及怎么仿真。設(shè)計過程沒有想象的那么簡單。在倒計時電路時遇到了些麻煩，所以花了比較多的時間在上面。程老師要求說我們可以做出實物也可以交仿真文件。我感覺能做出仿真電路已經(jīng)并非易事，要在去做出實物。那就更難了，總的來說此次設(shè)計，辛苦也有，失望也有，最重要的是我學(xué)習(xí)到了很多?？赡芨蛹由盍宋覍Ρ緦I(yè)的熱愛，以及立志要成為一名優(yōu)秀的硬件工程師的決心! 參考文獻(xiàn)1 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)/ 閻石主編；清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.-5版.- 北京：高等教育出版社，2006.5 （2010 重?。? 電子電路的multisim仿真實踐 / 劉貴棟主編 .- 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007.9 3 數(shù)字電路與可編程技術(shù)實驗教程/吳俊鵬，孟昭林，附小晶主編哈爾濱：哈