數(shù)電課程設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真與制作

1、武漢理工大學(xué)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真與制作課程設(shè)計(jì)說明書學(xué) 號(hào)： 0121309341416 課 程 設(shè) 計(jì)題 目交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 仿真與制作學(xué) 院信息工程學(xué)院專 業(yè)電子信息工程班 級(jí)電信1301 姓 名周鳴一指導(dǎo)教師孟哲2015年7月11日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 周鳴一 專業(yè)班級(jí)： 電信1301 指導(dǎo)教師： 孟哲 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真與制作初始條件：集成譯碼器、計(jì)數(shù)器、555 定時(shí)器、數(shù)碼管、紅黃綠 LED 和必要的門電路、其他必須的器件等。要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、課程設(shè)計(jì)

2、工作量：1 周內(nèi)完成對(duì)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)、仿真、裝配與調(diào)試。 2、技術(shù)要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)具備東西、南北 4 個(gè)路口基本交通燈控制系統(tǒng)電路。 利用 555 定時(shí)器構(gòu)成秒脈沖產(chǎn)生電路。 擴(kuò)充功能用數(shù)碼管顯示燈控倒計(jì)時(shí)時(shí)間。確定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)分電路，畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。3、查閱至少 5 篇參考文獻(xiàn)。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書。全文 用 A4 紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。時(shí)間安排：1） 第 1-2天，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。2） 第 3-4天， 方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。 3） 第 4-5天， 電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說明書撰寫。

3、 4） 第 6 天，上交課程設(shè)計(jì)成果及報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目錄摘要31設(shè)計(jì)任務(wù)51.1基本部分52設(shè)計(jì)方案62.1方案一：62.2方案二：72.3最終確定的方案73.具體電路的設(shè)計(jì)83.1系統(tǒng)概述83.2單元電路的設(shè)計(jì)93.2.1振蕩電路93.3控制電路的設(shè)計(jì)113.4 74LS192構(gòu)成的計(jì)數(shù)器133.4.1 74LS192的介紹143.4.2 74LS153的介紹153.5譯碼顯示電路173.6倒計(jì)時(shí)顯示電路184電路的測(cè)試與仿真195設(shè)計(jì)電路圖206總設(shè)計(jì)思路207個(gè)人體會(huì)218元件清單229實(shí)物圖及其調(diào)試分析2310參考文

4、獻(xiàn)26摘要交通燈控制系統(tǒng)在城市交通控制中發(fā)揮著重要的作用，本次課程設(shè)計(jì)就是以城市交通燈控制系統(tǒng)為背景的，主要通過運(yùn)用學(xué)過的數(shù)字電路設(shè)計(jì)的知識(shí)完成基礎(chǔ)的交通燈基本功能，包括時(shí)間的定時(shí)和交通燈各種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，并且要實(shí)現(xiàn)通行和禁行的時(shí)間的設(shè)置，本次設(shè)計(jì)采用數(shù)字電路仿真軟件Proteus對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真和測(cè)試，并通過觀察仿真結(jié)果看設(shè)計(jì)是否符合要求。關(guān)鍵字：交通燈 減計(jì)數(shù)器 狀態(tài)譯碼 數(shù)字電路仿真Abstract Traffic light control system in urban traffic control plays an important role in the design

5、 of this course is to urban traffic lights control system for the background, mainly studied through the use of the digital circuit design based on knowledge of the completion of the basic functions of traffic lights, including time traffic signal timing and the conversion between the various state

6、and to achieve the passage of time and cut-line setting, this design uses a digital circuit simulation software for the design of Proteus circuit simulation and testing, and by observing the simulation results to see whether it meets the requirements design.Keywords: Traffic Lights Decrease Counter

7、State Decoding Digital Circuit Simulation1設(shè)計(jì)任務(wù)在主、支道路的十字路口分別設(shè)置三色燈控制器，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮要求壓線車輛快速穿越。根據(jù)車流狀況不同，可調(diào)整三色燈點(diǎn)亮或關(guān)閉時(shí)間。設(shè)計(jì)要求：1.1基本部分可用LED紅，綠，黃三色燈來模擬交通紅綠燈；設(shè)置主道路綠、黃、紅燈亮的時(shí)間分別為60秒、5秒、25秒；次道路綠、黃、紅燈亮的時(shí)間分別為20秒、5秒、65秒；主、次道路時(shí)間指示采用倒計(jì)時(shí)制，用2位數(shù)碼管顯示。時(shí)序關(guān)系應(yīng)該符合如下要求：主道路綠燈：主道路黃燈：主道路紅燈：次道路黃燈：次道路紅燈：5秒5秒60秒25秒20秒65秒循環(huán)周期

8、圖1-1交通燈時(shí)序圖2設(shè)計(jì)方案2.1方案一：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主道路綠、紅、黃燈亮的時(shí)間分別為60s、25s、5s,次道路綠、紅、黃燈亮的時(shí)間分別為20s、65s、5s。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以由控制器、定時(shí)器、秒脈沖信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)燈等組成。其中控制器是核心部分，由它控制定時(shí)器及移位寄存器的工作。秒脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生定時(shí)器和控制器所需要的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，譯碼器輸出兩路信號(hào)燈的控制信號(hào)。Tl和Ty為定時(shí)器的輸出信號(hào)，St為控制器的輸出信號(hào).圖2-1 方案一原理框圖Tl：表示主道路或次道路綠燈亮的時(shí)間間隔，即車輛正常通行的時(shí)間間隔。定時(shí)到Tl=1，否則Tl=0.Ty：表示黃燈亮的時(shí)間間隔，定時(shí)到，Ty=1，否則Ty

9、=0.St：表示定時(shí)器到了規(guī)定的時(shí)間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)。由它控制定時(shí)器開始下一個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)。2.2方案二：設(shè)主干道方向紅綠黃燈分別為R,G,Y,次道路方向紅綠黃燈分別為r,g,y。用十進(jìn)制減數(shù)計(jì)數(shù)器控制三種狀態(tài)的保持和切換，主干道和次干道共用同步的脈沖信號(hào)，主干道方向先由60s減數(shù)到0s的時(shí)候切換為黃燈并開始5s倒計(jì)時(shí)，到第二次減數(shù)到0s時(shí)切換為綠燈并開始25s倒計(jì)時(shí)，待減數(shù)到0s時(shí)在切換為綠燈，為一個(gè)循環(huán)（周期為90s）。同理，次干道方向紅黃綠三燈保持亮的時(shí)間分別為65s、20s、5s，一個(gè)循環(huán)也是90s，可實(shí)現(xiàn)紅黃綠的切換。如圖2-2為工作流程圖：圖2-2方案二流程圖2.3最

10、終確定的方案方案一采用的是基本數(shù)字電路，原理比較簡(jiǎn)單，且其原理和所使用器件都是我們?cè)跀?shù)字電子技術(shù)課程中所學(xué)過的，但是此方案也有1個(gè)大的缺陷：它對(duì)兩路時(shí)間對(duì)稱的系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)，但對(duì)設(shè)計(jì)要求的兩路時(shí)間不對(duì)稱的系統(tǒng)較難實(shí)現(xiàn)，如果要實(shí)現(xiàn)兩路時(shí)間不對(duì)稱的控制就要多加控制信號(hào)，這樣實(shí)現(xiàn)就很麻煩，且條理不清。方案二采用的也是數(shù)字電子技術(shù)中所學(xué)的基本原理與芯片，具有方案一的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，且其設(shè)計(jì)思路清晰，只是簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)，譯碼再通過邏輯門電路對(duì)其進(jìn)行控制。最大的優(yōu)點(diǎn)是各部分電路是相互獨(dú)立的，可以采用分開接線，分開測(cè)試的方法，方便檢查線路，當(dāng)各部分電路檢測(cè)輸出無誤后再將各部分連接成整體。對(duì)實(shí)際檢驗(yàn)校對(duì)很有幫助，且此電路

11、能較方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)控制時(shí)間的倒計(jì)時(shí)。綜上分析，此設(shè)計(jì)方案選擇方案二，其原理簡(jiǎn)單，便于連線，便于調(diào)試，且容易實(shí)現(xiàn)與燈控制信號(hào)同步的倒計(jì)時(shí)功能。3.具體電路的設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)概述 在城鎮(zhèn)的十字路口中，為保證交通秩序和行人安全，一般在每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號(hào)燈。在主干道和支干道兩條道路上，每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號(hào)燈。主干道與支干道上的車輛交替運(yùn)行，主干道上的車輛比較多，因此主干道的車輛通行時(shí)間長(zhǎng)；支干道的車輛少，因此支干道的車輛通行時(shí)間短。主干道通行時(shí)，主干道綠燈亮，支干道紅燈亮，時(shí)間為60s；支干道通行時(shí)，支干道綠燈亮，主干道紅燈亮，時(shí)間為20s；每次綠燈變紅時(shí)，黃燈先閃爍5s

12、。此時(shí)另一路口的紅燈不變?；谝陨弦?guī)則設(shè)計(jì)的交通控制器控制十字路口兩組紅、黃、綠交通信號(hào)燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，可以方便得實(shí)現(xiàn)指揮各種車輛和行人通行，實(shí)現(xiàn)十字路口交通管理的自動(dòng)化。根據(jù)要求中交通指示燈定時(shí)亮滅，時(shí)間指示采用倒計(jì)時(shí)顯示，則需要由定時(shí)系統(tǒng)，計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘電路等來滿足，狀態(tài)控制器主要用于記錄十字路口交通燈的工作狀態(tài)，通過譯碼器分別點(diǎn)亮相應(yīng)狀態(tài)的信號(hào)燈。秒信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生整個(gè)定時(shí)系統(tǒng)的時(shí)基脈沖，通過減法計(jì)數(shù)器對(duì)秒脈沖計(jì)數(shù)，達(dá)到控制每一種工作狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間。減法計(jì)數(shù)器的的回零脈沖時(shí)狀態(tài)控制器完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換。其工作框圖如圖3-1所示：時(shí)鐘電路主道計(jì)數(shù)器次道計(jì)數(shù)器譯碼顯示器譯碼顯示器組合電路路組合電路秒脈沖

13、電路主綠主黃主紅次綠次黃次紅計(jì) 數(shù) 器組 合 邏 輯 電 路圖3-1 工作框圖3.2單元電路的設(shè)計(jì)交通控制器電路按功能分成3個(gè)單元電路：振蕩電路、計(jì)數(shù)器和譯碼顯示電路、主控制電路和信號(hào)燈譯碼驅(qū)動(dòng)。3.2.1振蕩電路振蕩電路輸出頻率為1Hz、幅度為5V的時(shí)鐘脈沖，為提高精度，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)輸出頻率為1Hz的多諧振蕩器。555定時(shí)器是一種多用途的模擬、數(shù)字混合集成電路，在波形的產(chǎn)生與變換，控制與檢測(cè)、家用電器以及電子玩具等許多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。555定時(shí)器功能多樣，應(yīng)用廣泛，只要外部配上幾個(gè)阻容元器件即可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路。由555定時(shí)器構(gòu)成的1H

14、z多諧振蕩器電路原理圖如圖3-2所示。電路由一個(gè)555芯片、兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容組成，通過電阻給電容充電、放電的過程來產(chǎn)生振蕩，從而輸出矩形脈沖。因?yàn)樵撾娐份敵雒}沖周期為：T（R1+2R2）Cln2,若T=1s,令C=10µF，R1=10K，R2=70K，經(jīng)過計(jì)算的T=1s，則f=1/T=1Hz。從而使傳輸脈沖周期為1s。為了便于調(diào)節(jié)，R2會(huì)采用100K的滑動(dòng)變阻器。555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器及輸出圖 圖3-2 555定時(shí)器構(gòu)成的1Hz多諧振蕩器電路原理圖圖3-3 555脈沖發(fā)生器的仿真圖3.3控制電路的設(shè)計(jì) 本次交通燈控制系統(tǒng)可劃分為四個(gè)狀態(tài)（S0，S1，S2，S3），具體表現(xiàn)為：

15、表3-1 交通燈控制系統(tǒng)狀態(tài)表狀 主道交通燈 次道交通燈態(tài) 綠 黃 紅 綠 黃 紅00 1 0 0 0 0 101 0 1 0 0 0 110 0 0 1 1 0 011 0 0 1 0 1 0注：表格中1表示相應(yīng)的燈亮，0表示相應(yīng)的燈滅。由于涉及四個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換與循環(huán)，屬于時(shí)序邏輯電路的范疇，根據(jù)學(xué)過的數(shù)字電路的相關(guān)知識(shí)可以利用普通的兩位計(jì)數(shù)器完成狀態(tài)控制模塊的設(shè)計(jì)，也可以通過僅使用普通四位計(jì)數(shù)器的低兩位即可完成相應(yīng)的功能，計(jì)數(shù)器的低兩位按如下方式進(jìn)行循環(huán)：圖3-4 控制電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖經(jīng)分析各狀態(tài)后，發(fā)現(xiàn)四種狀態(tài)可以綜合為三種狀態(tài):在00的時(shí)候主干道置數(shù)60s開始倒計(jì)時(shí)，同時(shí)次干道置數(shù)65

16、s開始計(jì)時(shí)，01的時(shí)候主干道置數(shù)5s開始倒計(jì)時(shí)次干道置數(shù)20s開始倒計(jì)時(shí)，10s的時(shí)候主干道置數(shù)25s開始倒計(jì)時(shí)次干道置數(shù)5s開始倒計(jì)時(shí)。則可清除的形成以下狀態(tài)：主干道綠燈變紅燈時(shí)有60s減至00s此時(shí)次干道紅燈倒計(jì)時(shí)至5s，主干道變黃燈由5s開始倒計(jì)時(shí)至0s而次干道紅燈繼續(xù)由5s倒計(jì)時(shí)至0s，此時(shí)主干道變紅為25s開始倒計(jì)時(shí)次干道變綠燈有20s開始倒計(jì)時(shí)，20s后主干道還處于紅燈狀態(tài)由5s繼續(xù)倒計(jì)時(shí)，而此時(shí)次干道正為黃燈開始5s倒計(jì)時(shí)，5s以后變?yōu)?0狀態(tài)，開始新一輪循環(huán)，便實(shí)現(xiàn)了時(shí)序圖的要求。圖3-5 控制電路圖3.4 74LS192構(gòu)成的計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它

17、不僅可用來計(jì)脈沖數(shù)，而且常用作數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其他特定的邏輯功能，在電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。交通燈的減計(jì)數(shù)分主干道和支干道兩部分，由于兩部分的計(jì)數(shù)時(shí)間不同因而要分別采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)采用倒計(jì)時(shí)的方式，因而需要采用帶減計(jì)數(shù)功能的計(jì)數(shù)芯片，并且需要計(jì)數(shù)的長(zhǎng)度可以進(jìn)行預(yù)置。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通控制系統(tǒng)要有一個(gè)能自動(dòng)裝入不同定時(shí)時(shí)間的定時(shí)器，該定時(shí)器由兩片74LS192構(gòu)成的兩位十進(jìn)制可預(yù)置減法計(jì)數(shù)器完成。預(yù)置到減法計(jì)數(shù)器的時(shí)間常數(shù)通過三片8路雙向三態(tài)門74LS153來完成。三片74LS153的輸入數(shù)據(jù)分別接入三個(gè)不同的數(shù)字，任一輸入數(shù)據(jù)到減法計(jì)數(shù)器的置入由狀態(tài)譯碼器

18、的輸出信號(hào)控制不同74LS153的選通信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。圖3-6 計(jì)時(shí)電路圖計(jì)數(shù)器電路具有65s倒計(jì)時(shí)（計(jì)數(shù)范圍為651的減數(shù)計(jì)數(shù)）、60s倒計(jì)時(shí)（計(jì)數(shù)范圍為601的減計(jì)數(shù)）、25s 、20s 、以及5s 計(jì)時(shí)功能。這些電路的實(shí)現(xiàn)主要是由2片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192芯片組成，然后通過主控制電路實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，最終各個(gè)方向的倒計(jì)時(shí)公用一套譯碼顯示數(shù)碼管顯示出來。3.4.1 74LS192的介紹74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器、異步并行置數(shù)功能、保持功能以及清零功能。 其引腳圖和功能表如下：圖3-7 74LS192引腳圖圖中: CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸

19、入端；PL為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置；MR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除；TCu為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出；TCd為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。其功能表如下：表3-2 74LS192功能表              輸入     輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0 1 × × ×××××00

20、00 0 0 × ×dcbadCbA 0 1  1××××    加計(jì)數(shù) 0 1 1 ××××    減計(jì)數(shù) 3.4.2 74LS153的介紹74LS153 為兩組 4 選 1 數(shù)據(jù)選擇器，數(shù)據(jù)選擇端（AB）為兩組共用，按二進(jìn)制譯碼，以供兩組從各自的 4個(gè)數(shù)據(jù)（1C01C3，2C02C3）中分別選取 1 個(gè)所需的數(shù)據(jù)。

21、只有在 兩組各自的選通端（1G、2G）為低電平時(shí)才可選擇數(shù)據(jù)。其引腳圖和功能表如下：圖3-8 74LS153管腳圖引出端符號(hào)：A、B選擇輸入端1C01C3、2C02C3數(shù)據(jù)輸入端1G、2G選通輸入端（低電平有效）1Y、2Y數(shù)據(jù)輸出端表3-3 74LS153功能表17武漢理工大學(xué)十字路口交通燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)課程說明書3.5譯碼顯示電路 由于置數(shù)位60s后開始倒計(jì)時(shí)的時(shí)候用于狀態(tài)轉(zhuǎn)換的74LS192此時(shí)Q0Q1處于01等待下次置數(shù)的輸入，所以主干道01時(shí)顯示綠燈10時(shí)顯示黃燈00時(shí)顯示紅燈，次干道方面01是顯示紅燈10時(shí)顯示綠燈00是顯示黃燈： 狀態(tài)控制輸出 主干道交通燈 次干道交通燈Q1Q0 G

22、Y R g y r 00 0 0 1 0 1 001 1 0 0 0 0 110 0 1 0 1 0 0有真值表可求出各信號(hào)燈的邏輯函數(shù)表達(dá)式為： G=Q0 g=Q1 Y=Q1 y= R= r=Q0現(xiàn)在選擇半導(dǎo)體發(fā)光二極管模擬交通燈，根據(jù)邏輯表達(dá)式設(shè)計(jì)組合電路以達(dá)到交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換。故狀態(tài)譯碼器的電路組成如圖圖3-9 狀態(tài)譯碼器的電路組成3.6倒計(jì)時(shí)顯示電路減數(shù)計(jì)數(shù)顯示部分為兩個(gè)74LS192相互級(jí)聯(lián)并接上7端數(shù)碼管，分別控制十位和各位的輸出，由低位的借位端BO連至高位的減數(shù)輸入信號(hào)DN端實(shí)現(xiàn)60、65、25、20、5進(jìn)制的減數(shù)計(jì)算如圖9所示：圖3-10 倒計(jì)時(shí)顯示電路圖4電路的測(cè)試與仿真狀態(tài)譯

23、碼器主要完成對(duì)狀態(tài)計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行譯碼的工作，是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心所在，也是電路其它部分正常工作的基礎(chǔ)，調(diào)試時(shí)將狀態(tài)計(jì)數(shù)器接至Proteus提供的數(shù)字脈沖源，將脈沖周期設(shè)置為1s，仿真運(yùn)行，觀察主道和次道個(gè)交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換與狀態(tài)計(jì)數(shù)器的輸出與表3和表7列出的真值表進(jìn)行對(duì)比看是否符合要求計(jì)數(shù)器模塊主要實(shí)現(xiàn)倒計(jì)數(shù)功能， 而譯碼顯示則是將計(jì)數(shù)器的狀態(tài)進(jìn)行譯碼并通過數(shù)碼管加以顯示，仿真調(diào)試主要是觀察計(jì)數(shù)器能否正確減計(jì)數(shù)，并且在減計(jì)數(shù)至00時(shí)能否自動(dòng)進(jìn)行預(yù)置數(shù)，在仿真調(diào)試時(shí)將兩片計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)端接Proteus調(diào)試工具中的邏輯狀態(tài)（LogicState），時(shí)鐘脈沖選用Proteus提供的時(shí)鐘信號(hào)源，進(jìn)行仿真

24、分析，觀察計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)是否符合要求，并且在減計(jì)數(shù)至00時(shí)能否自動(dòng)進(jìn)行預(yù)置數(shù)。用protues軟件仿真繪制的電路圖，觀察兩只譯碼顯示器的變化，通過測(cè)試分別得其四種狀態(tài)的結(jié)果如下:圖10-1 仿真效果圖5設(shè)計(jì)電路圖圖5-1 仿真完成電路圖6總設(shè)計(jì)思路交通燈控制系統(tǒng)主要由狀態(tài)控制模塊，減計(jì)數(shù)模塊，譯碼顯示模塊，計(jì)時(shí)時(shí)間預(yù)置模塊，秒脈沖發(fā)生模塊幾部分構(gòu)成，系統(tǒng)初次上電時(shí)由于狀態(tài)控制器的計(jì)數(shù)器初始值不確定，因而會(huì)進(jìn)入一不確定狀態(tài)，但在依次狀態(tài)轉(zhuǎn)換（主道和次道任一計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)至零）后，系統(tǒng)即可進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。在正常工作狀態(tài)下，狀態(tài)計(jì)數(shù)器的低兩位一直在四個(gè)狀態(tài)之間循環(huán)，通過對(duì)四種狀態(tài)的輸出（Q1，Q0）

25、的譯碼即可控制交通燈的四個(gè)工作狀態(tài)，同時(shí)對(duì)其狀態(tài)譯碼還可以控制主道和次道減計(jì)數(shù)器下一狀態(tài)的預(yù)置數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間的定時(shí)。從設(shè)計(jì)要求所給的波形圖可以發(fā)現(xiàn)，主道和次道任一計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)至零時(shí)即進(jìn)行依次狀態(tài)轉(zhuǎn)換，而減計(jì)數(shù)至零時(shí)將進(jìn)行預(yù)置數(shù)，因而可以通過預(yù)置數(shù)反饋線信號(hào)取反后經(jīng)過或非門為狀態(tài)控制器的計(jì)數(shù)器提供轉(zhuǎn)換信號(hào)，使在任一計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)至零時(shí)均會(huì)發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換。假設(shè)狀態(tài)計(jì)數(shù)器處于Q1=Q0=0的狀態(tài)，經(jīng)狀態(tài)譯碼電路后,G=r=1，Y=R=g=y=0,交通燈主道的綠燈亮，次道的紅燈亮；T2=0；T1=T3=t1=t2=t3=1，三態(tài)總線收發(fā)芯片主道黃燈的計(jì)時(shí)周期預(yù)置數(shù)工作，在主道計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù)至00時(shí)，產(chǎn)生

26、的借位信號(hào)經(jīng)反饋為主干道計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)，實(shí)現(xiàn)依據(jù)計(jì)時(shí)需要選擇不同的預(yù)置數(shù)。同時(shí)錯(cuò)位信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)鐘上升沿使?fàn)顟B(tài)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)加一，進(jìn)入下一計(jì)數(shù)狀態(tài)，然后再進(jìn)行狀態(tài)譯碼，減計(jì)數(shù)，預(yù)置數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)。7個(gè)人體會(huì)這次是第二次做課程設(shè)計(jì)。大二第一學(xué)期做過一份模擬電子的課程設(shè)計(jì)，所以這次已經(jīng)沒有了第一次的慌亂無措。當(dāng)拿到這次的題目十字路口交通管理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)后，我就立刻開始查詢相關(guān)資料，進(jìn)行方案論證，選擇方案，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，基本電路的設(shè)計(jì)，做準(zhǔn)備工作。但是這次的準(zhǔn)備時(shí)間比較短，在所有考試完成后只有三天的時(shí)間，整個(gè)的過程都很匆忙。首先是要下載仿真軟件protues。之前沒有接觸過這個(gè)軟件，對(duì)它的各種使用都不是很熟

27、悉。在這次的仿真過程我一步一步的學(xué)會(huì)了使用它。與此同時(shí)，由于我自己準(zhǔn)備的電路圖，不是很簡(jiǎn)練，仿真的過程中，我也對(duì)電路進(jìn)行了進(jìn)一步的化簡(jiǎn)，增強(qiáng)了我對(duì)電路的理解。因?yàn)闆]有用到單片機(jī)，我的電路圖中是時(shí)序邏輯圖，涉及到很多的芯片，各種器件之間的接線很多很復(fù)雜。在仿真的過程中，因?yàn)榇中拇笠?，好幾次都接錯(cuò)了線，又因?yàn)閷?duì)protues的不熟悉，導(dǎo)致仿真的過程是寸步難行。做電路圖的仿真，做了整整15個(gè)小時(shí)。懂得付出的人，都值得得到回報(bào)。最后，終于是把仿真做出來。那下一步，就是電路板的焊接。同樣的原因，因?yàn)橛玫氖菚r(shí)序邏輯電路的組合，電路圖很繁瑣，畫出完整的焊接圖也耗費(fèi)了一晚上的時(shí)間。因?yàn)殡娐穲D的兩部分幾乎是一模

28、一樣，出于便于測(cè)試的目的，我把兩部分完全分開焊接。主干道的焊接，用了一上午的時(shí)間，只要細(xì)心，都不會(huì)有太大的問題，一個(gè)上午也基本完成了。剩下的電路焊接基本相同，進(jìn)行的很順利的。但是最后組合到了一起怎么都不能成功。無奈之下，只能放棄這個(gè)焊接的電路，改用杜邦線來連接。但是，最后也并沒有做出來。失敗的原因在后面的調(diào)試環(huán)節(jié)中有做相關(guān)的總結(jié)。接下來就是寫報(bào)告。報(bào)告中，對(duì)于我來說，最難的兩個(gè)點(diǎn)是方案論證和原理的敘述。對(duì)于方案論證，我查閱了很多的資料，最后總結(jié)出了兩個(gè)方案寫在報(bào)告中，我采納了其中的一個(gè)方案。原理的敘述困難在，我自己知道原理是什么，但是要很條理清晰的寫出來，讓沒有做過這個(gè)實(shí)驗(yàn)的人也能看得懂，我覺

29、得就很困難了。這兩個(gè)部分也是在最后一天占用我時(shí)間最長(zhǎng)的。通過這次的數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)與制作，我將課堂上所學(xué)的數(shù)字電子知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)踐當(dāng)中，進(jìn)一步加深了我對(duì)數(shù)字電子理論知識(shí)的理解。同時(shí)，這次的設(shè)計(jì)題目也是與現(xiàn)實(shí)生活息息相關(guān)的，讓我切身感受到了數(shù)字電子與實(shí)際生活之間的聯(lián)系，激發(fā)我對(duì)數(shù)字電子極大的興趣。再者，我也學(xué)會(huì)了protues仿真軟件的使用。以上所列種種，都為我以后對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我也會(huì)吸取這次課程設(shè)計(jì)中的種種經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，運(yùn)用到以后的學(xué)習(xí)生活過程中，爭(zhēng)取在大四畢業(yè)時(shí)，成為一名合格的畢業(yè)生。8元件清單原件清單功能數(shù)量引腳數(shù)CD4511BCD譯碼器41674LS00與門21474LS04非門21474LS32或門11474LS153雙向三態(tài)門61674LS192可逆計(jì)數(shù)器616555芯片18共陰數(shù)碼管41016腳芯片座1614腳芯片座58腳芯片座1LED燈(紅，綠，黃)各2個(gè)100K電位器1排針5排導(dǎo)線5m1K電阻4010K電阻1010uf電容100.1uf電容109實(shí)物圖及其調(diào)試分析圖9-1 555脈沖調(diào)試波形圖圖9-2 555實(shí)物正面圖圖9-2 555實(shí)物背面走線圖分析：以上是所焊出來的實(shí)際電路圖。這是焊接的第二塊板子。第一塊板子是用導(dǎo)線和錫連接的。但是鑒于芯片很多，芯片與芯片之間