红绿交通灯数电课程设计报告论文.doc

摘摘 要：要： 目 录 1 设计任务目的与要求设计任务目的与要求3 2 模块及其原理模块及其原理介介绍绍3 3 设计方案设计方案4 4 结论与问题讨论结论与问题讨论7 5 元件清单及电路总图元件清单及电路总图8 6 芯片资料手册芯片资料手册10 一一 任务目标任务目标 课程性质 数字电子技术课程设计是学生的专业基础课。课程设计是以实验为基础在 教师指导下独立查阅资料、设计和调试特定功能的电子电路。课程设计对于提 高学生的电子工程素质和科学实践能力非常重要，是由学生自行设计和自行调 试的综合性训练。 课程目的 训练学生综合地运用所学的的基本知识， 独立、完整地设计一定功能的电子电路，并培养设计软件应用和仿真等综合能 力。 基本要求： 1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上 的车辆交替运行，每次通行时间在 30 至 90 秒范围内设定，时间应可分别设 定并易于设置修改。 2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮 5 秒钟（包含在 30 至 90 秒范围内） ，才 能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。 3）甲、乙车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行 显示（采用倒计时的方法） 。 扩展要求： 4）同步设置人行横道红、绿灯指示。 二二.模块及原理介绍模块及原理介绍 交通灯控制系统的原理框图如图所示。它主要由控制器、定时器和时钟发 生器等部分组成。时钟发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源， 控制器是系统的主要部分，由它控制定时器，数码管和二极管的工作。 根据分析系统的状态变化列出状态转换表： （1） 甲干道绿灯亮，乙干道红灯亮。表示甲干道上的车辆允许通行，乙干道禁止通行。 （2） 甲干道黄灯亮（五秒） ，乙干道红灯亮。表示甲干道上未过停车线的车辆停止通行， 已过停车线的车辆继续通行，乙干道禁止通行。 （3） 甲干道红灯亮，乙干道绿灯亮。表示甲干道禁止通行，乙干道上的车辆允许通行。 （4） 甲干道红灯亮，乙干道黄灯亮（五秒） 。表示甲干道禁止通行，乙干道上未过停车线 的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。 交通灯以上 4 种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为 00、01、11、10，并分别用 s0、s1、s3、s2 表示，则控制器的工作状态及功能如下表所 示： 控制状态信号灯状态 s0（00）甲绿，乙红 s1（01）甲黄，乙红（五秒） s3（11）甲红，乙绿 s2（10）甲红，乙黄（五秒） 三三.单元电路的设计单元电路的设计 1. 时钟电路将 555 定时器连接成多谢振荡器电路，如图，控制振荡周期为 1hz。 2. 主控电路 在设计要求中要实现四种状态的自动转换，首先 要把这四种状态 以数字的形态表示出来。可以两位二进制数表示所需状态（00gr, 01yr, 11rg, 10ry）,循环状态：（0001111000） 数字电路课程中介绍的 计数器就是通过有限几个不同状态之间的循环实现不同模值计数，由此设计一 模值为 4 的计数器，其输出（代表不同状态）既可以循环转换，而且能够控制 其他部分电路。在课程设计中利用 74ls112（双下降沿 j-k 触发器）设计模 4 计数器作为主控部分电路。 3. 红绿灯（发光二极管）显示电路红绿灯显示是表示电路所处状态，受到主控 电路控制，即主控电路的输出（a 和 b）决定了主干道和支干道的红绿灯的亮 灭情况。 如亮用 1 表示，灭用 0 表示，则有， 高位低位主红(r)主黄(y)主绿(g)支红(r)支黄(y)支绿(g) 00001100 01010100 11100001 10100010 红绿灯显示电路接线如下: 4. 计时部分电路计时器状态产生模块：设计要求对不同的状态维持的时间不同， 而且要以十进制显示出来。采用两个 74ls190 完成计时器状态产生模块设计。 设计思路：将两个 74ls190 接成十进制计数器，对时钟发生器产生的脉冲进行 计数。如图 4.心的体会：心的体会： 这次的数电课程设计前后历时大概为三个星期，最开始的选择是做思路抢 答器，为了多学到一些东西，所以在原理图出来后便开始学画 pcb 图，从 protel99 到 protel2004 在到 altium designer,，前前后后换了三个软件，才终于 把图画出来，之后又学到了热转印，腐蚀，打孔，只是做出来的板不尽人意， 在多次的线路检查之后依旧无法实现功能，因而换做交通灯，从头开始，由于 时间的关系，所以没有再使用 pcb 板，而是连夜焊接，在焊接前又学到了一个 叫 lochmaster 4.0 的万用板排版软件，最后出来的板不禁焊接漂亮美观，而且 一次成功，未出现错误。 在把板交上去之后，再次对原先的抢答器的电路板进行检查时发现如果将 时钟电路的电源孤立开来，即给时钟电路另外接一个电源，电路板是可以正常 工作的，不过至今未弄明白是为什么。猜测是和电路的延时有关，但没有条件 进行试验。 在实际的焊接中，为节省成本所以未加入时钟电路，而是使用外接脉冲， 而使用的 led 为两个管脚的，并且还需要加入限流用的 330 欧电阻，而 led 灯的负管脚全部接地，正管脚按原电路图接入。为了实现红绿灯亮灭时间的可 调，将 74ls192 的 15.1.10.9 管脚焊到跳线上，以改变初始的置数值实现 30-90 之间的可调。 在这次的课程设计中加深了对 74ls04，74ls08，74ls32，74ls13 ，74ls74，74ls48，74ls47，74ls48，74ls190,74ls192 等的了解和初步认识 了 74ls112，74ls279 等芯片 5.元件清单及电路总图元件清单及电路总图 1.元件清单 74ls04174ls482