基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)方案

1、 PAGE16 / NUMPAGES16電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 題目：交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)： 院系： 指導(dǎo)老師：目錄第一章 課題背景1.1 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)概要1.1.1 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的方法和步驟1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.2.1 交通燈的設(shè)計(jì)目的1.2.2 交通燈的設(shè)計(jì)要求第二章 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)方案論述2.1 基本設(shè)計(jì)思路2.2 設(shè)計(jì)方案論述第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì)容3.1時(shí)鐘信號(hào)電路3.2 主控制電路3.3 紅綠燈顯示電路3.4 譯碼電路設(shè)計(jì)結(jié)果與分析4.1 觀察結(jié)果4.2 分析與檢查4.3 修改電路設(shè)計(jì)心得摘要交通信號(hào)燈常用于交叉路口，用來(lái)控制車的流量，提高交叉口車輛的通

2、行能力，減少交通事故。交通燈控制器主要由控制器、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、譯碼顯示電路與信號(hào)燈組成。控制器由74LS153與74LS74來(lái)實(shí)現(xiàn)，時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器用5555多諧振蕩器產(chǎn)生，計(jì)數(shù)器采用兩個(gè)74160來(lái)實(shí)現(xiàn)，顯示電路經(jīng)過(guò)74LS192的倒計(jì)數(shù)、七段顯示譯碼器74LS47與七段數(shù)碼顯示器連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂破魍ㄟ^(guò)RT對(duì)定時(shí)器進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字的顯示與綠、黃、紅燈的轉(zhuǎn)換。課題背景1.1電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)概要1.1.1 電子技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方法和步驟在進(jìn)行一個(gè)設(shè)計(jì)電子電路系統(tǒng)任務(wù)之前，我們應(yīng)該先對(duì)任務(wù)熟悉，應(yīng)該了解這任務(wù)是要實(shí)現(xiàn)什么功能，并了解完成這個(gè)任務(wù)需要哪些元器件和芯片，接著按要求設(shè)計(jì)各個(gè)分塊

3、的電路，將電路連接并通過(guò)Multisim軟件將各個(gè)分塊電路連接在一起實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)所要的目的和功能，最后進(jìn)行實(shí)物操作并完成設(shè)計(jì)目的和要求。要明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行具體的分析，了解系統(tǒng)的指標(biāo)、要求與容，以明確要完成的任務(wù)。二方案的選擇先把系統(tǒng)要完成的任務(wù)分解為若干個(gè)單元電路，并畫出一個(gè)能表示各個(gè)單元功能的整機(jī)原理圖。方案選擇是要根據(jù)自己掌握的知識(shí)和資料，針對(duì)系統(tǒng)提出的任務(wù)、要求和條件，完成系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。在這過(guò)程要盡量是方案的設(shè)計(jì)合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)。并且對(duì)方案要不斷進(jìn)行可行性和優(yōu)缺點(diǎn)的分析，最后設(shè)計(jì)出一個(gè)完整框圖。三單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和器件選擇根據(jù)系統(tǒng)的指

4、示和功能框圖，明確各部分任務(wù)，進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件的選擇。1.單元電路的設(shè)計(jì)單元電路指示整體的一部分，只有把它做好的才能把整體做好的。單元電路設(shè)計(jì)時(shí)要明確該單元的功能，同時(shí)的注意它和前后級(jí)之間的關(guān)系。具體設(shè)計(jì)時(shí)，可先操作熟悉的電路，其他的可以在此基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新和改進(jìn)，但是前提是保證性能要求。而且不僅單元本身設(shè)計(jì)要合理，還得考慮各個(gè)單元之間要互相配合。2.參數(shù)計(jì)算為了保證單元電路能夠達(dá)到性能指標(biāo)，就需要用電子技術(shù)的知識(shí)來(lái)計(jì)算有關(guān)的參數(shù)，比如：電容、電阻，放大的倍數(shù)，振蕩頻率的參數(shù)等，只有利用原理和計(jì)算公式進(jìn)行正確的計(jì)算參數(shù)才能保證滿足設(shè)計(jì)的要求。3.器件的選擇集成電路的選擇根據(jù)電路

5、功能、性能指標(biāo)選擇集成電路。注意集成電路的功耗、電源電壓、工作速度是否滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，進(jìn)行元器件的選擇。四、電路圖的繪制電路圖通常是在系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇的基礎(chǔ)上繪制的，它是電路組裝、調(diào)試和維修的依據(jù)。繪制電路圖時(shí)，注意以下幾點(diǎn)：（1） 元器件布局合理、排列均勻、圖面清晰、便于閱讀。（2） 注意信號(hào)流向。一般從輸入端或信號(hào)源開(kāi)始，由左至右或上至下按信號(hào)的流向依次畫出各單元電路，而反饋通路的信號(hào)流向則與此相反。（3） 圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)標(biāo)注。（4） 連線以直線為主，盡量少交叉和折彎。1.2設(shè)計(jì)要求與任務(wù)1.2.1交通燈的設(shè)計(jì)目的1、掌握交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)

6、計(jì)方法；2、掌握常用的數(shù)字集成電路的功能和應(yīng)用，以與對(duì)一些常用的芯片熟悉。1.2.2交通燈的設(shè)計(jì)要求1、在嚴(yán)格具有主、支干道的十字路口，設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈自動(dòng)控制裝置。要求：在十字路口的兩個(gè)方向上各設(shè)一組紅黃綠燈；設(shè)置一組數(shù)碼管，以倒計(jì)時(shí)的方式顯示允許通行或禁止通行時(shí)間。紅（主：AR,支：BR）綠 （主：AG，支：BG）黃（主：AY，支：BY）三種顏色燈，由四種狀態(tài)自動(dòng)循環(huán)構(gòu)成（AG(BR)AY(BR)AR(BG)AR(BY)）;并要求不同狀態(tài)歷時(shí)分別為：AG(BR):30秒，AR(BG):20秒，AY(BR),AR(BY):5秒。第二章設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)方案論述一基本設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)方案論述 系統(tǒng)由時(shí)鐘

7、信號(hào)電路、主控制器、譯碼顯示器、信號(hào)燈顯示器四大部分組成。其中之號(hào)電路用于給各個(gè)組成部分提供定時(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)時(shí)鐘信號(hào)電路產(chǎn)生的信號(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。第三章詳細(xì)設(shè)計(jì)容3.1時(shí)鐘信號(hào)電路時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路主要由555定時(shí)器組成震蕩器，產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號(hào)，送到狀態(tài)產(chǎn)生電路，狀態(tài)產(chǎn)生電路根據(jù)需要產(chǎn)生秒脈沖，電路圖如下圖所示：3.2主控制電路選用兩個(gè)觸發(fā)器T0和T1作為時(shí)序寄存器產(chǎn)生四種狀態(tài)來(lái)控制整個(gè)電路的顯示。四種狀態(tài)依次為AG(BR)AY(BR)AR(BG)AR(BY)3.

8、3紅綠燈顯示電路紅綠燈顯示也是表示電路所處狀態(tài)，其主控電路的狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)，受到主控電路控制，即主控電路的輸出決定了主干道和支干道的紅綠燈的亮滅情況。如亮用1表示，滅用0表示，則有:Q1Q2主黃(AY)主綠(AG)主紅(AR)支黃(BR)支綠(BY)支紅(BG)00100001010011001000101011010001根據(jù)上表，寫出狀態(tài)方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)方程為：所以，AR =Q1/Q2+/Q1Q2, AY=/Q1/Q2, AG=Q1Q2; BR=/Q1/Q2+Q1Q2, BY= Q1/Q2, BG= /Q1Q2.電路圖如圖3.4譯碼電路譯碼電路是通過(guò)控制電路的兩個(gè)觸發(fā)器T0和T1作為時(shí)序寄

9、存器產(chǎn)生四種狀態(tài)（Q0,Q1）來(lái)作為芯片74LS139的輸入端，再配合74LS04和74LS32等門電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)燈的控制。設(shè)計(jì)結(jié)果與分析將電路的各元器件接好后給電路通電，各器件基本能正常運(yùn)行，數(shù)碼管會(huì)出現(xiàn)亂碼現(xiàn)象（基本能按順序正常顯示，只是中間會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)不正常的數(shù)字）、數(shù)碼管顯示偏暗。經(jīng)過(guò)分析與查找資料得知只要在譯碼芯片的電源兩端加一個(gè)電容數(shù)碼管便可正常顯示。設(shè)計(jì)心得： 通過(guò)本次實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)使我對(duì)數(shù)電知識(shí)有了更加深入的了解，也將其運(yùn)用到了實(shí)際中來(lái)，明白了學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)的意義，也達(dá)到了其培養(yǎng)的目的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也遇到了很多挫折，不過(guò)我們最終都一一克服了，通過(guò)努力解決了問(wèn)題，使我明白了和他

10、人共同合作的重要性。也讓我明白了成功就是在不斷摸索中前進(jìn)實(shí)現(xiàn)的，遇到問(wèn)題我們不能灰心、煩躁，甚至放棄，而要靜下心來(lái)仔細(xì)思考，分部檢查，找出最終的原因進(jìn)行改正，這樣才會(huì)有進(jìn)步，才會(huì)一步步向自己的目標(biāo)靠近，才會(huì)取得自己所要追求的成功。 芯片介紹：74LS192芯片。74LS192為加減可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CPU端是加計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號(hào)，CPD是減計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)RD=1時(shí)無(wú)論時(shí)鐘脈沖狀態(tài)如何，直接完成清零功能。RD=0，LD=0時(shí)，無(wú)論時(shí)鐘脈沖狀態(tài)如何，輸入信號(hào)將立即被送入計(jì)數(shù)器的輸出端，完成預(yù)置數(shù)功能。其功能表如下表所示:表 5 74LS192功能表CPU CPD RD LD 工作狀態(tài)X X 0 0 置數(shù) 1 1 0 加計(jì)數(shù)1 0 0 減計(jì)數(shù)X X X 1 清零CD4060芯片。CD4060芯片為十四位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器（分頻器），可以用晶體振蕩器與該芯片直接相接，再加上電阻和電容，就可得到穩(wěn)定的頻率。其管腳圖如下圖所示：3. 74LS153是四選一數(shù)據(jù)選擇器，其管腳與功能表如下：圖 8 74LS153的電路圖表 6 74LS153功能表：D觸發(fā)器的邏輯符號(hào)與功能表如下： 雙D觸發(fā)器的功能表.元器件明細(xì)表如下表9：表9元器件明細(xì)表序號(hào)名稱型號(hào)參數(shù)數(shù)量備注1電阻47062電阻22M13電容22PF14電容0-50PF15晶體振蕩器32768H