數(shù)電課設(shè)交通燈

1、太原理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì)太原理工大學(xué)專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名課程名稱(chēng)數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱(chēng)交通信號(hào)燈控制器設(shè)計(jì)周數(shù)1.5周指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)任務(wù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口紅、綠、黃燈控制系統(tǒng)，用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈，用傳感器或用邏輯開(kāi)關(guān)代替?zhèn)鞲衅髯鳛闄z測(cè)車(chē)輛是否到來(lái)的信號(hào)設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求（1）在主干道和支干道均設(shè)有車(chē)輛檢測(cè)傳感器，用以檢測(cè)道路是否有車(chē)輛，當(dāng)某一道路有車(chē)而另一道路無(wú)車(chē)時(shí)，則該車(chē)道處于常允許通行的狀態(tài)。（2）當(dāng)主、支干道均有車(chē)時(shí)，兩者交替允許通行，主干道每次放行45秒， 支干道每次放行25秒。當(dāng)主干道允許通行亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈。而支干道允許通行亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈。在每次由亮

2、綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換中間，要亮5秒的黃燈作為過(guò)渡，以使行使中的車(chē)輛有時(shí)間停到禁止線外。（3）設(shè)立45秒、25秒、5秒計(jì)時(shí)顯示電路。主要參考資 料數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（第二版）學(xué)生提交歸檔文件（1） 仿真文件（2） 電路圖（3） 仿真圖（4） 實(shí)驗(yàn)圖課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)注：1.課程設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生提交的歸檔文件應(yīng)按照：封面任務(wù)書(shū)說(shuō)明書(shū)圖紙的順序進(jìn)行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂） 2.可根據(jù)實(shí)際內(nèi)容需要續(xù)表，但應(yīng)保持原格式不變。指導(dǎo)教師簽名： 日期： 裝訂線專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 成績(jī) 一、簡(jiǎn)述為了確保十字路口的車(chē)輛順利、暢通地通過(guò)，往往都采用自動(dòng)控制的交通信號(hào)燈來(lái)進(jìn)行指揮。其中紅燈（R）亮表示該條道路禁止通行

3、；黃燈（Y）亮表示停車(chē)；綠燈（G）亮表示允許通行。交通燈控制器的系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。圖3.1 交通燈控制器系統(tǒng)框圖系統(tǒng)由秒脈沖信號(hào)發(fā)生器、定時(shí)器、控制器、譯碼顯示器、信號(hào)燈顯示器五大部分組成。其中秒脈沖信號(hào)發(fā)生器用于給各個(gè)組成部分提供脈沖信號(hào)，通過(guò)定時(shí)器向控制器發(fā)出三種定時(shí)信號(hào)，使相應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光。譯碼顯示器在控制器的控制下，改變交通燈信號(hào)，分別產(chǎn)生三種倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示，控制器根據(jù)定時(shí)器的信號(hào)，進(jìn)行狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，使顯示器的顯示發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)變。二、設(shè)計(jì)目的 通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)，應(yīng)該掌握以下內(nèi)容 （1）學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的一般方法。 （2）要求學(xué)會(huì)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。 （3）靈活掌握部分7

4、4LS系列集成電路的使用。 （4）掌握Multisim仿真軟件的應(yīng)用。 （5）掌握常用元器件的識(shí)別與測(cè)量。 （6）了解實(shí)際電路調(diào)試和解決問(wèn)題的基本方法。三、總體方案設(shè)計(jì)用定時(shí)器分別產(chǎn)生三個(gè)時(shí)間間隔后，向控制器發(fā)出“時(shí)間已到”的信號(hào)，控制器根據(jù)定時(shí)器的信號(hào)，決定是否進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。如果肯定，則控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，定時(shí)器開(kāi)始清零，準(zhǔn)備重新計(jì)時(shí)。交通燈控制器的控制過(guò)程分為四個(gè)階段，對(duì)應(yīng)的輸出有四種狀態(tài)，分別用S0、S1、S2、S3表示。S0狀態(tài)：主干道綠燈亮，支干道紅燈亮，此時(shí)主干道允許車(chē)輛通行，主干道禁止車(chē)輛通行。當(dāng)主干道綠燈亮夠規(guī)定的時(shí)間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)。S1

5、狀態(tài)：主干道黃燈亮，主干道紅燈亮，此時(shí)主干道允許超過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛繼續(xù)通行，而未超過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛禁止通行，支干道禁止車(chē)輛通行。當(dāng)主干道黃燈亮夠規(guī)定時(shí)間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)。S2狀態(tài)：主干道紅燈亮，支干道綠燈亮。此時(shí)主干道禁止車(chē)輛通行，支干道允許車(chē)輛通行，當(dāng)支干道綠燈亮夠規(guī)定時(shí)間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)。S3狀態(tài)：支干道紅燈亮，支干道黃燈亮。此時(shí)主干道禁止車(chē)輛通行，支干道允許超過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛通行，而未超過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛禁止通行。當(dāng)支干道紅燈亮夠規(guī)定的時(shí)間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)-S0狀態(tài)。態(tài)序主干道支干道時(shí)間s0綠燈紅燈45ss1

6、黃燈紅燈5ss2紅燈綠燈25ss3紅燈黃燈5s交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖交通信號(hào)燈控制器序表四、電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)分成三部分1、用一個(gè)模四計(jì)數(shù)器通過(guò)一個(gè)3-8譯碼器，引出四個(gè)控制信號(hào)，分別控制信號(hào)燈的亮滅的四個(gè)狀態(tài)。2、用兩片74ls192做計(jì)數(shù)模塊，接成減法計(jì)數(shù)，當(dāng)兩片同時(shí)為0時(shí)置數(shù)，此置數(shù)信號(hào)為模四計(jì)數(shù)器提供時(shí)鐘。個(gè)位片置5，十位片置0或2或4，由3-8譯碼器的輸出端控制。3、檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)異或門(mén)，控制2-4譯碼器的工作端。該信號(hào)再跟檢測(cè)信號(hào)分別經(jīng)過(guò)與門(mén)，直接控制信號(hào)燈。 電路原理圖 各部分電路設(shè)計(jì)：（1） 信號(hào)燈實(shí)現(xiàn)模塊：（2） 秒計(jì)數(shù)器模塊（3） 狀態(tài)轉(zhuǎn)移控制模塊（4） 信號(hào)檢測(cè)模塊（5）電路仿

7、真圖元器件清單：原件名稱(chēng)個(gè)數(shù)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱1個(gè)74LS192N2個(gè)74LS163N1個(gè)74LS138N1個(gè)74LS20N1個(gè)74LS08N1個(gè)74LS04N2個(gè)LED發(fā)光二極管6個(gè)五、仿真結(jié)果及分析（一）、 仿真過(guò)程 （1）在Multisim中按照設(shè)計(jì)好的電路圖連線； （2）分模塊進(jìn)行仿真，觀察狀態(tài)是否正確； （3）整合所有模塊進(jìn)行整體仿真，觀察狀態(tài)； （4）切換開(kāi)關(guān)的高低電平，查看狀態(tài)是否正確； （5）完成仿真。 （二）、 仿真結(jié)果 1主路綠燈，支路紅燈，主路放行45秒倒計(jì)時(shí)。 2、主路黃燈，支路紅燈，黃燈五秒倒計(jì)時(shí)。 3，主路紅燈，支路綠燈，支路放行25秒倒計(jì)時(shí)。 4主路紅燈，支路黃燈，五

8、秒倒計(jì)時(shí)。 （三）、 仿真中遇到的問(wèn)題 （1）不清楚個(gè)別引腳功能問(wèn)題； （2）相互之間的控制問(wèn)題； （3）用開(kāi)關(guān)控制狀態(tài)的問(wèn)題； （4）連線過(guò)程中的布局問(wèn)題。（5）192的借位輸出問(wèn)題。六、驗(yàn)證結(jié)果及分析1、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)操作步驟 （1）交元件清單，領(lǐng)取元器件。 （2）測(cè)試元器件功能是否正確。 （3）按仿真原理圖進(jìn)行連線。 （4）測(cè)試測(cè)試電路的功能是否正確，若不正確，檢查錯(cuò)誤；若功能狀態(tài)正確，記錄實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。 2、操作中的問(wèn)題 （1）連接線及芯片的測(cè)試問(wèn)題。 （2）由于連線過(guò)多，連線時(shí)需仔細(xì)而耐心。 （3）實(shí)際測(cè)試功能狀態(tài)的問(wèn)題等七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次試驗(yàn)，我們只是做好了仿真，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并沒(méi)有出來(lái)，驗(yàn)證74ls192的功能就花費(fèi)了好久，為了找到一個(gè)沒(méi)有壞的芯片，我們也是花費(fèi)了好久，所以到下午才開(kāi)始連接電路，但最后都沒(méi)有成功，我覺(jué)得我們的問(wèn)題主要出在沒(méi)有將74ls192的功能完全了解，所以花費(fèi)了好久，到最后都沒(méi)有時(shí)間檢查接下來(lái)的電路，所以到最后我們都沒(méi)有把電路搭出來(lái)，第二天考試可能也有一些影響，但最主要還是沒(méi)有把心態(tài)放好，精心去連電路。但這次實(shí)驗(yàn)還是有很大收獲的。不僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)鞏固自己所學(xué)，更鍛煉自己的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。讓我更加深入的了解數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)這門(mén)課，更加熟練的運(yùn)用Multisim這個(gè)軟件。 八、參考文獻(xiàn) 【1】電子技術(shù)試驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)及課程設(shè)計(jì)