十字路口交通燈模擬紅綠燈控制電路課程設計

PAGE2PAGE16學年第一學期《數字電子技術》課程設計報告題目：專業(yè)：班級：姓名：指導教師：電氣工程學院年月日1、任務書課題名稱指導教師（職稱）執(zhí)行時間學年第一學期第周學生姓名學號承擔任務設計目的設計要求目錄摘要 3第一章設計任務與要求 4第二章基本方案 42.1方案一 42.2方案二 42.3方案三 4第三章方案選擇 4第四章電路原理圖 44.1計數模塊電路 44.2紅燈閃爍電路 54.3數碼管顯示電路 54.4194模塊 84.5主體電路圖 104.6元器件清單 10第五章電路調試 115.1Protues軟件仿真 115.2硬件電路調試 115.2.1測試電路 125.2.2硬件測試出現問題及解決方案 14第六章電路測試后總結 156.1設計小結 156.2設計缺點 156.3系統(tǒng)性能分析 15參考文獻 15摘要中文摘要：在城市交通道路中，由兩條道路的匯合點所形成的十字交叉路口很多。為了確保交通安全及車輛的迅速、有效的通行，在交叉路口的每個入口處需要設置紅、綠、黃三色信號燈。對于機動車來說，紅燈亮時，禁止通行；綠燈亮時，則允許通行；黃燈亮時，則提示司機將行使中的車輛減速并準備停下來。十字路口交通燈的控制邏輯采用數字電路很容易實現。根據交通燈控制的點功能不同，有簡單的紅、黃、綠三色交通燈控制電路。有帶時間顯示的控制電路；有主干道與支干道通行時間不同的控制電路；有帶時間轉換功能的交通燈控制電路；有手動控制電路。一般交通燈控制電路主要由定時器、控制器、譯碼和顯示幾個部分組成。關鍵詞：交通燈定時器控制器設計任務與要求1.按照紅-綠-黃順序輪流點亮2.東西向綠燈與南北向紅燈不同時亮，南北向綠燈與東西向紅燈不同時亮3.東西向黃燈點亮時南北向紅燈閃爍，南北向黃燈點亮時東西向紅燈閃爍4.當綠燈亮時數顯開始倒計時二、基本方案通過74192進行計數，D觸發(fā)器跳變使下一組74192開始計數，也可通過開關來控制D觸發(fā)器，在此基礎上用移位寄存器替代D觸發(fā)器來控制74192。。四、電路的原理圖4.1計數模塊電路計數模塊電路如圖4-1所示圖4-1計數模塊電路圖4.2紅燈閃爍電路紅燈閃爍電路如圖4-2所示圖4-2紅燈閃爍電路4.3數碼管顯示電路數碼管顯示電路如圖所示圖4-3數碼管顯示圖47顯示、47真值表及7段數碼管如圖所示圖4-47段數碼管引腳圖 圖4-547真值表說明LS47是由“與非”門、輸入緩沖期和7個“與-或-非”門組成的BCD-7段譯碼器/驅動器。通常是低電平有效，搞的灌入電流的輸出可直接驅動顯示器。7個“與非”門和1個驅動器成對連接，以產生可用的BCD數據及其補碼至7個“與-或-非”譯碼門。剩下的“與非”門和3個輸入緩沖期作為“試燈輸入”LT端、滅燈輸入/動態(tài)滅燈輸入BI/RBO端及動態(tài)滅燈輸入RBI端。該電路接受4位二進制編碼-十進制數（BCD）輸入并借助于輔助輸入端狀態(tài)將輸入數據譯碼后去驅動一個七段顯示器。LS47的輸入結構設計成能承受7段顯示所需要的相當搞的電壓（最大反流250微安時可承受15V）。驅動顯示器各段所需高達24mA的電流可以由其高性能的輸出晶體管來直接提供。BCD輸入計數9以上的顯示圖案是鑒定輸入條件的唯一符號。LS47有自動前、后滅零控制（RBI和RBO）。試燈（LT）可在BI/RBO端處于高電平的任何時刻去進行，該電路還含有一個滅燈輸入（BI），它用來控制燈的亮度或禁止輸出。LS47這種七段譯碼器在應用中可以驅動共陽極的發(fā)光二極管或直接驅動白熾燈指示器。圖4-647顯示4.4194模塊194模塊，194管腳圖以及194真值表如圖所示：圖4-7194模塊圖圖4-8194真值表圖當清除端（CLEAR）為低電平時。輸出端（QA~QD）均為低電平。當工作方式控制端（S0，S1）均為高電平時，在時鐘（CLOCK上升沿的作用下，并行數據（A~D）被送入相應的數據端QA~QD.此時串行數據（DSR、DSL）被禁止。當S0為高電平S1為低電平時，在CLOCK上升沿作用下進行右移操作，數據由DSR送入。當S0為低電平S1為高電平時，在CLOCK上升沿作用下進行操作數據由DSR送入。當S0、S1均為低電平時，CLOVK被禁止對于74194，只有當CLOCK為高電平時S0和S1才可改變。 圖4-9194管腳圖4.5主體交通燈電路圖主體交通燈電路圖如圖4-10所示：4-10主體交通燈電路圖4.6元器件清單元器件編號名稱數量U1,U2,U5,U7,U9,U1074LS1926U374LS1941U6,U874LS082U474LS041發(fā)光二極管-紅色4發(fā)光二極管-綠色4發(fā)光二極管-黃色4200R電阻34六腳自鎖開關1七段數碼管474LS474五、電路調試本設計的電路調試分為軟件調試和硬件調試，遵循模塊調試正常后整合的原則。5.1Protues軟件仿真本設計是基于模擬電路設計的，可使用Proteus軟件進行仿真。Protues軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它具有其它EDA工具軟件的仿真功能，是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。5-1Proteus仿真圖六、電路測試后總結6.1設計小結本設計是利用紅、綠、黃三色LED發(fā)光二極管模擬交通信號燈，以設計制作一個簡單的交通燈控制器。設置時間保證東西方向綠燈黃燈（紅燈）相加時間和南北向紅燈（綠燈黃燈）的時間。由于加入了黃燈亮時紅燈閃爍的效果，故黃燈時間為紅燈閃爍時間。6.2設計缺點1）由于設計使用純硬件電路，線路較為復雜。2）對時間進行重新預制較為麻煩3）未能對交通事故后緊急狀況