數(shù)字電路交通信號燈設(shè)計(jì)

1、目錄一 、摘要2二、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2三、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3四、 單元電路設(shè)計(jì)1、 狀態(tài)控制電路42、 時鐘脈沖產(chǎn)生電路53、 信號燈顯示電路54、 時間顯示控制電路75、 總體電路11五、 結(jié)論八、 附錄1摘要一、隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平快速提升，在城市中車水馬龍的場景愈加明顯， 因此完備的交通是必不可少的， 而 良好的交通控制燈又是其核心。 而國民的實(shí)踐創(chuàng)新能力又是一個國家 的發(fā)展所必須具備的。通過對數(shù)字電路、模擬電路的學(xué)習(xí)，我們可以 做一些簡單的實(shí)物來提高我們的動手能力， 培養(yǎng)我們的創(chuàng)新能力。 分 析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀， 結(jié)合城鄉(xiāng)交通的實(shí)際情況 闡述了交通燈控制系

2、統(tǒng)的工作原理， 給出了一種簡單實(shí)用的城市交通 燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)制作一個十字路口交通指示燈簡易控制電路， 紅燈亮表示停 止，綠60 45 5 秒。通行和停止時間用數(shù)碼管顯示，采用倒計(jì)時方式。 脈沖信號用 555 構(gòu)成的多諧振蕩電路來產(chǎn)生的。二、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)一個十字路口的交通信號燈控制器基本要求：能顯示十字路口東西、南北兩個方向的紅、黃、綠的指示狀態(tài) 用兩組紅、黃、綠三色燈作為兩個方向的紅、黃、綠燈。能實(shí)現(xiàn)正常的倒計(jì)時功能21用兩組數(shù)碼管作為東西和南北方向的倒計(jì)時顯示，主干道每次放行 （綠燈） 秒，支干道每次放行（綠燈）455 秒作為過渡。能實(shí)現(xiàn)特殊狀態(tài)的功能（選作）S1

3、鍵后，能實(shí)現(xiàn)特殊狀態(tài)功能；顯示倒計(jì)時的兩組數(shù)碼管閃爍；計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并保持在原來的狀態(tài)；東西、南北、路口均顯示紅燈狀態(tài)；特殊狀態(tài)解除后能繼續(xù)計(jì)數(shù)；數(shù)，對應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮。電源：220V/50HZ的工頻交流電供電。按照以上技術(shù)要求設(shè)計(jì)電路，繪制電路圖，對設(shè)計(jì)的電路用Multisim OrCAD/PspiceAD9.2 進(jìn)行仿真，撰寫設(shè)計(jì)報告。二.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總體的設(shè)計(jì)思路如下圖工作原理說明：秒，即車輛正常通行的時間間支道 45 表示綠燈亮的時間間隔為主 道秒交通燈控制系統(tǒng)框圖60、TL:TL=1，否則，TL=0。 TY=1,否則，TY=OTY表示黃燈亮 的時間間5秒。定時時間到，由它控制定時由控制

4、器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號。ST到了規(guī)定的時間后， 器開始下個工作狀態(tài)的定時。秒脈沖發(fā)譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。系統(tǒng)主要由控制器、定時器、 譯碼器輸出兩組信號燈的控生器是該系統(tǒng)中定時器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號源， 由它控制定控制器是系統(tǒng)的主要部分，制信號，經(jīng)驅(qū)動電路后驅(qū)動信號燈工作， 時器和譯碼器的工作。單元電路設(shè)計(jì)：三.1.交通燈的控制邏輯如下：態(tài)狀主道支路間時00綠燈亮，允許通行紅燈亮，禁止通行60 S01黃燈亮，停車紅燈亮，禁止通行5 S11紅燈亮，禁止通行綠燈亮，允許通行45 S10紅燈亮，禁止通行黃燈亮，停車5 S41設(shè)控制 4 種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制的。 交通燈的這表

5、 S2、S3、10SO、S111 00、01S0狀態(tài)（S1 狀態(tài)（主道黃燈亮，支道紅燈亮）60 秒到轉(zhuǎn)入；S2 狀態(tài)（主道紅燈亮，支道綠燈亮）5 秒后，進(jìn)入 狀 態(tài)（主到紅燈亮，支道黃燈亮）；45 S3 S0 5 秒后，回到）g、y、G（R、Y、）和支道信號。芯片做主控制電路，電路圖如下DDI13DDI131J3109ENTCLKLiHAZiFLSW1U8：E74LS161通過 555 同的方波脈沖，即不同的頻率脈沖。課程設(shè)計(jì)需要秒脈沖，T 0。7R1+R2 C 當(dāng)電容放電時，暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間 T2=0。7R2 C;經(jīng)計(jì)算，選擇合適的電阻和電容，則脈沖產(chǎn)生電路圖如下：51燈顯示電路信號 3.受到

6、其必然與主控電路的狀態(tài) 對應(yīng)， 紅綠燈顯示也是表示電路所 處狀態(tài)，)決定了主干道和支干和 Q2B 主控電路控制，即主控電路的輸出(Q1A道的紅綠燈的亮滅情況。10表示，則A B (g)支綠(G)支紅(r)支黃(y)主黃主紅( R) (Y)0 0 1 0 1 0 00 0 1 0 0 0 1 11 1 0 1 0 0 0 00111 01所以,R=Y= G= BAABBBA AR = g= RBA6174LS139 A 4 線譯碼器），G 74LS139 （2BQ1,可直接接，所以紅燈 G D2=A B+AB Q2;又因?yàn)?4LS161?。灰陨蟽蓚€表對比可得：rD2，接D2！yg 二Y3 ！G

7、二Y1 ！Y=Y2則紅綠燈顯示電路圖如下:時間顯示器控制電路 4.A）計(jì)數(shù)器 設(shè)計(jì)要求對不同的狀態(tài)維持的時間不同，而且要以十進(jìn) 制倒計(jì)時顯示出（同步計(jì)數(shù)器）74LS161 生模塊設(shè)計(jì)。其功能狀態(tài)表如下：71igx -txxx xi1XQXXXXX秒，則必須用兩個要以十進(jìn)制輸出，而又有一些狀態(tài)維持時間超過10 分別產(chǎn)生個位和十位的數(shù)字信號。計(jì)數(shù)器能夠完成計(jì)時功能，我們可 74LS161 接CR74LS161cp 輸出74LS161 保持功能。74LS161 計(jì)數(shù)器是 采用加法計(jì)數(shù)，要想倒計(jì)時，則在，而在顯示是最的信號必須經(jīng)過部分處理后，然后接入數(shù)碼管的驅(qū)動故在設(shè)計(jì)不同模值計(jì)數(shù)器確定有效狀態(tài)顯示計(jì)

8、時，好以人們習(xí)慣的數(shù)字0-9 0001 ，0010-1111 11110000 時，我以，11101100 例如：有效狀態(tài)一11010000 0001 0011001032 1 0即的倒計(jì)時。取非一實(shí)現(xiàn)模改裝成其他模值時既可以采用同步清零法，也可采用異步置數(shù) 要把不可能為有效狀態(tài)，所以采用異步置數(shù)法完成不同模值 轉(zhuǎn)化的法，但 0000實(shí)現(xiàn)。）對控制個輸輸CR. U CT CP T CP0 xxf入Da DixxDa 6x xi o x x t do di diQ Udb爲(wèi)出Q1QaVDQiQ111i1XXXXdidb diit 數(shù)保持位輸出的 74LS161 設(shè)計(jì) 1 按 要求對系統(tǒng)的狀態(tài)不同

9、，即紅綠燈的狀態(tài)不同，個位的進(jìn)制也就要求不同。Gr 的置數(shù)端 A,B 控制 74LS161D0 D1 D2 D3 當(dāng)系統(tǒng)處在我利用系統(tǒng)的狀態(tài)量，即逢十進(jìn)一，為了方便起見當(dāng)系統(tǒng)）狀態(tài)時，個位時, 有效狀態(tài)， 即逢十進(jìn)一，模時, 有效狀態(tài)， 即逢十進(jìn)一，模10Ry 狀態(tài)時， 個位的進(jìn)制也是10Yr或，由此有：D3 D2 D1 DO 為 3110, 01111000- -1111 0110（-ABD3D2D1D0000110011011100110111011由上表可得：芯片的輸出；！ D2 D0Q,1Q174LS161 接高位， D1D0=D3=ENP 和都接高電位；ENT 同時為了正常計(jì)數(shù)，的狀

10、態(tài)必 須跳到進(jìn)入下一個循環(huán)，此時進(jìn)位輸出 1111 當(dāng)狀態(tài)為時，74LS161RCO 1LOAD 74LS1612 對控制十位輸出的設(shè) 計(jì) 74LS161 位輸出的基本類似，經(jīng)分析其狀態(tài)表如下：91ABD3D2D1D0RBI001101011111101110111111;D0=A +B! D2 均接高電位，經(jīng)分析計(jì)算 D 仁A +B,則有D3 和，經(jīng)過6 依次增加 到15 這樣給加法器接入輸入，從二進(jìn)制數(shù)表示的十進(jìn)制數(shù)的 倒 計(jì)時。9 到0 非門后則可對應(yīng)實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制數(shù)的 芯片級聯(lián)的處理）對兩個1613 秒時，位需向十位進(jìn)位，此時十位計(jì)數(shù)，其它時間其保持10 當(dāng)計(jì)數(shù)超過的非 ENPEN 和不變

11、，我通過控制十位的 LOAD 端實(shí)現(xiàn)這一功能，把個位的 CTt2 二CTp2=1,貝跟卩完成一次循環(huán)，RCO 為1 接入十位的LOAD 當(dāng)個位需 進(jìn)位，十位保持；當(dāng)燈亮的狀則CTt2=0,CTp2=1十位開始計(jì)數(shù)，其他時刻 CO仁0態(tài)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)時，個位和十位都必須清零，重新開始計(jì)數(shù)，這一功能我們！RCO氐） RC1 過個位的LOAD端來實(shí)現(xiàn)，LOAD（高 ，的CP 的非（即兩個RCO勺與門）連入主控電路74LS74LOA 設(shè)計(jì)時把個 位的）1 此時CO1=CO2=0,其它時刻為當(dāng)完成一次計(jì)時，個位和十位同時 完成循環(huán)，出現(xiàn)一下降沿，觸發(fā)器計(jì)時，即系統(tǒng)跳到下個狀態(tài)，紅綠燈轉(zhuǎn)換，計(jì)時cp器開始下

12、一次計(jì)時。B）譯碼器和數(shù)字顯示管LT和七段譯 碼器來實(shí)現(xiàn)次項(xiàng)功能，由其功能狀態(tài)表可知，我們選用74LS48101ABCD分及BI/RBO都接高時，才能實(shí)現(xiàn)正常的七段數(shù)字輸出功能， QOQ1Q2Q3FE74LS48 38 874LS48LT接高時，可用來檢U&1C八5&a 7怕2DDDIU&1C八5&a 7怕2DDDI1413-uj * j -A B c D D R- o QQ-EFG Q Q1J1Z111O9151412ENP ENTccc RILLOAD MR74LS16174L34IJ9 c 1MLWMU6；E1A：U5址 4”ECL00.AnM-vxMuIsIDB/R90RBIQA QB

13、 QC OD QE OFQG1110Q31RC0141Lo D De 1 idfeBh-11g4 2?4LS： l匕:：. I A*I-rF=Mf ” -5.總體電路圖111lki lki 四.結(jié)論仿真結(jié)果分析得，當(dāng)整個系統(tǒng)在第一狀態(tài)時主干道綠燈亮， 支干道紅60S,45S亮。當(dāng)黃燈計(jì)數(shù)結(jié)束后，主、 支干道同時又進(jìn)入第一狀態(tài)，即主干道綠燈亮， 支干道紅燈亮，便進(jìn) 入了下一循環(huán)。此結(jié)果與預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果完全吻合，即達(dá)到了要求。121五參考文獻(xiàn)康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 .第 5 版.北京：高等教育出 版社，2006 .485-500康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分 .第 5 版.北京：高等教育出

14、版社，2006.1-430理 .2005 ，22(6) ：03-06任中民. 交通燈數(shù)字控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) . 遼寧省交通高等專 科學(xué)校學(xué)報 .2005 ，7(2) ：45-46陳宗梅 . 交通燈控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) . 重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué) 報.2005 ，14(2) ：124-125六總結(jié)體會 這次為期兩個星期的電子課程設(shè)計(jì)， 讓我受益匪淺。 不僅讓我好的 熟悉和使用 Multisim 軟件，更加深了我對數(shù)字電路原理的理解。另 外， 我更切身體驗(yàn)到做事與做學(xué)問的區(qū)別， 團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)一致共同克服困 難的氛圍和做實(shí)驗(yàn)要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏?zhǔn)則讓我對以后的工作學(xué)習(xí)有了新的展 望。這次課程設(shè)計(jì)我深刻識到細(xì)心的重要性。 也

15、許是第一次做數(shù)電 課程設(shè)計(jì)，難免會遇到各種各樣的問題， 而且我深刻的認(rèn)識到在設(shè) 131計(jì)的過程中自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識認(rèn)識得不夠深刻， 這次實(shí)習(xí)使我受益匪 ,掌握得不夠牢固，理解的不夠透徹?？傮w來說 培養(yǎng)了我的設(shè) ,淺。在摸索該如何設(shè)計(jì)程序使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程 增強(qiáng)了實(shí)際操作能力。如果不能認(rèn)真謹(jǐn)慎的工作，我們的設(shè) , 計(jì)思維 不要對自己失去信計(jì)不會達(dá)到預(yù)期的效果。還有不論遇到什么困難， 心。在以后我要更加努力學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自己獨(dú)立思考的能力，彌補(bǔ)自身 的不足，提高自己的綜合素質(zhì)。雖然關(guān)于這些器件的知識很簡單，但 能真正的將它應(yīng)用起來卻很難。 學(xué)習(xí)數(shù)電， 我們不僅學(xué)習(xí)各個器件的 用途，

16、更要學(xué)習(xí)的是邏輯思維方式。 根據(jù)設(shè)計(jì)的功能要求， 循序漸進(jìn)， 最終找到答案。 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度是完成本次課程設(shè)計(jì)所必要的。 而借 鑒各種參考文獻(xiàn)也是解決個別專業(yè)問題的方法。最后，我想說的是， 通過本次課程設(shè)計(jì)讓我對各個器件也有了更深刻 的了解，而且對于課程設(shè)計(jì)所使用的軟件， 我們也應(yīng)該在課程設(shè)計(jì)前 多做了解， 因?yàn)槭炀毜卣莆崭鞣N課程設(shè)計(jì)中所要使用的軟件， 能夠顯 著提高我們課程設(shè)計(jì)的工作效率，達(dá)到事半功倍的效果。 這次設(shè)計(jì)過程中我要感謝劉老師的耐心指導(dǎo)以及在設(shè)計(jì)中給出的寶 貴建議和意見以及搭檔在設(shè)計(jì)原理圖中所做的幫助， 我再次表示深深 的感謝！七附錄141555 定時器的引腳圖及功能表介紹555定時器的引腳圖如下：定時器的狀態(tài)表如下圖：555表空-表空-2 （0 OUT 的現(xiàn)態(tài)次態(tài)）