十字路口交通燈模擬紅綠燈控制電路課程設(shè)計(jì)

PAGE2PAGE16學(xué)年第一學(xué)期《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：專業(yè)：班級(jí)：姓名：指導(dǎo)教師：電氣工程學(xué)院年月日1、任務(wù)書課題名稱指導(dǎo)教師（職稱）執(zhí)行時(shí)間學(xué)年第一學(xué)期第周學(xué)生姓名學(xué)號(hào)承擔(dān)任務(wù)設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)要求目錄摘要 3第一章設(shè)計(jì)任務(wù)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(jì)數(shù)模塊電路 44.2紅燈閃爍電路 54.3數(shù)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(diào)試 115.1Protues軟件仿真 115.2硬件電路調(diào)試 115.2.1測(cè)試電路 125.2.2硬件測(cè)試出現(xiàn)問題及解決方案 14第六章電路測(cè)試后總結(jié) 156.1設(shè)計(jì)小結(jié) 156.2設(shè)計(jì)缺點(diǎn) 156.3系統(tǒng)性能分析 15參考文獻(xiàn) 15摘要中文摘要：在城市交通道路中，由兩條道路的匯合點(diǎn)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(gè)入口處需要設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)燈。對(duì)于機(jī)動(dòng)車來(lái)說(shuō)，紅燈亮?xí)r，禁止通行；綠燈亮?xí)r，則允許通行；黃燈亮?xí)r，則提示司機(jī)將行使中的車輛減速并準(zhǔn)備停下來(lái)。十字路口交通燈的控制邏輯采用數(shù)字電路很容易實(shí)現(xiàn)。根據(jù)交通燈控制的點(diǎn)功能不同，有簡(jiǎn)單的紅、黃、綠三色交通燈控制電路。有帶時(shí)間顯示的控制電路；有主干道與支干道通行時(shí)間不同的控制電路；有帶時(shí)間轉(zhuǎn)換功能的交通燈控制電路；有手動(dòng)控制電路。一般交通燈控制電路主要由定時(shí)器、控制器、譯碼和顯示幾個(gè)部分組成。關(guān)鍵詞：交通燈定時(shí)器控制器設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.按照紅-綠-黃順序輪流點(diǎn)亮2.東西向綠燈與南北向紅燈不同時(shí)亮，南北向綠燈與東西向紅燈不同時(shí)亮3.東西向黃燈點(diǎn)亮?xí)r南北向紅燈閃爍，南北向黃燈點(diǎn)亮?xí)r東西向紅燈閃爍4.當(dāng)綠燈亮?xí)r數(shù)顯開始倒計(jì)時(shí)二、基本方案通過74192進(jìn)行計(jì)數(shù)，D觸發(fā)器跳變使下一組74192開始計(jì)數(shù)，也可通過開關(guān)來(lái)控制D觸發(fā)器，在此基礎(chǔ)上用移位寄存器替代D觸發(fā)器來(lái)控制74192。。四、電路的原理圖4.1計(jì)數(shù)模塊電路計(jì)數(shù)模塊電路如圖4-1所示圖4-1計(jì)數(shù)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(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路如圖所示圖4-3數(shù)碼管顯示圖47顯示、47真值表及7段數(shù)碼管如圖所示圖4-47段數(shù)碼管引腳圖 圖4-547真值表說(shuō)明LS47是由“與非”門、輸入緩沖期和7個(gè)“與-或-非”門組成的BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器。通常是低電平有效，搞的灌入電流的輸出可直接驅(qū)動(dòng)顯示器。7個(gè)“與非”門和1個(gè)驅(qū)動(dòng)器成對(duì)連接，以產(chǎn)生可用的BCD數(shù)據(jù)及其補(bǔ)碼至7個(gè)“與-或-非”譯碼門。剩下的“與非”門和3個(gè)輸入緩沖期作為“試燈輸入”LT端、滅燈輸入/動(dòng)態(tài)滅燈輸入BI/RBO端及動(dòng)態(tài)滅燈輸入RBI端。該電路接受4位二進(jìn)制編碼-十進(jìn)制數(shù)（BCD）輸入并借助于輔助輸入端狀態(tài)將輸入數(shù)據(jù)譯碼后去驅(qū)動(dòng)一個(gè)七段顯示器。LS47的輸入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成能承受7段顯示所需要的相當(dāng)搞的電壓（最大反流250微安時(shí)可承受15V）。驅(qū)動(dòng)顯示器各段所需高達(dá)24mA的電流可以由其高性能的輸出晶體管來(lái)直接提供。BCD輸入計(jì)數(shù)9以上的顯示圖案是鑒定輸入條件的唯一符號(hào)。LS47有自動(dòng)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(shí)刻去進(jìn)行，該電路還含有一個(gè)滅燈輸入（BI），它用來(lái)控制燈的亮度或禁止輸出。LS47這種七段譯碼器在應(yīng)用中可以驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極的發(fā)光二極管或直接驅(qū)動(dòng)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(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時(shí)。輸出端（QA~QD）均為低電平。當(dāng)工作方式控制端（S0，S1）均為高電平時(shí)，在時(shí)鐘（CLOCK上升沿的作用下，并行數(shù)據(jù)（A~D）被送入相應(yīng)的數(shù)據(jù)端QA~QD.此時(shí)串行數(shù)據(jù)（DSR、DSL）被禁止。當(dāng)S0為高電平S1為低電平時(shí)，在CLOCK上升沿作用下進(jìn)行右移操作，數(shù)據(jù)由DSR送入。當(dāng)S0為低電平S1為高電平時(shí)，在CLOCK上升沿作用下進(jìn)行操作數(shù)據(jù)由DSR送入。當(dāng)S0、S1均為低電平時(shí)，CLOVK被禁止對(duì)于74194，只有當(dāng)CLOCK為高電平時(shí)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(hào)名稱數(shù)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(guān)1七段數(shù)碼管474LS474五、電路調(diào)試本設(shè)計(jì)的電路調(diào)試分為軟件調(diào)試和硬件調(diào)試，遵循模塊調(diào)試正常后整合的原則。5.1Protues軟件仿真本設(shè)計(jì)是基于模擬電路設(shè)計(jì)的，可使用Proteus軟件進(jìn)行仿真。Protues軟件是英國(guó)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(jī)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(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，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(cè)試后總結(jié)6.1設(shè)計(jì)小結(jié)本設(shè)計(jì)是利用紅、綠、黃三色LED發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈，以設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡(jiǎn)單的交通燈控制器。設(shè)置時(shí)間保證東西方向綠燈黃燈（紅燈）相加時(shí)間和南北向紅燈（綠燈黃燈）的時(shí)間。由于加入了黃燈亮?xí)r紅燈閃爍的效果，故黃燈時(shí)間為紅燈閃爍時(shí)間。6.2設(shè)計(jì)缺點(diǎn)1）由于設(shè)計(jì)使用純硬件電路，線路較為復(fù)雜。2）對(duì)時(shí)間進(jìn)行重新預(yù)制較為麻煩3）未能對(duì)交通事故后緊急狀況