课程设计--交通信号灯报告

XXXXXX 课 程 设 计 课程名称 课程名称 数字电子技术 课题名称 课题名称 交通信号灯 专专 业 业 自动化 班班 级 级 091091 学学 号 号 00000000010000000001 姓姓 名 名 XXXXXX 指导老师 指导老师 XXX 交通信号灯 一 内容摘要 由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口 为 确保安全而迅速的通行 在交叉路口的每个入口处设置了红 绿 黄三色信号灯 红灯亮禁止通行 绿灯亮允许通行 黄灯亮则给行驶 中的车辆有时间停靠到禁止线外 二 设计内容及要求 1 主干道和支干道交替放行 主干道每次放行 30 秒 支干道每 次放行 20 秒 2 每次绿灯变红灯时 黄灯先亮 5 秒 此时原红灯不变 3 用十进制数字显示放行及等待时间 三 程序控制流程 秒脉冲 交通灯控制电路 逻辑电路 步骤控制器 加法计数器 时间显示器 四 原理电路的设计 本设计要求设计一个主干道 30 秒 支干道 20 秒的交通信号灯 控制系统 每次由绿灯变红灯时要有 5 秒黄灯亮作为过渡 分别用 红 黄 绿三色发光二极管表示信号灯 并用数码管显示顺计时 因此 本设计需要一个脉冲产生模块 信号灯模块 顺计时模块 数码显示和主控模块 脉冲产生电路用以驱动顺计时电路 顺计时 模块以单位时间秒为单位倒计时 数码显示块显示顺计时的时间 主控模块对电路中上网各个模块进行级联 交通灯控制系统的组成框图如图 1 所示 主控电路主要用于记 录十字路口交通灯的工作状态 通过主控电路分别点亮相应状态的 信号灯 秒信号发生器产生整个定时系统的时基脉冲 通过加法计 数器对秒脉冲加法计数 达到控制每一种工作状态的持续时间 加 法计数器的异步预置数端会与数据选择器的一个输出端相连 当计 数到对应灯亮时间的最大值时 数据选择器会通过一个非门反馈到 加法计数器的置数端 使得计数器重新计数 加法计数器的状态由 4511 的七段译码 数码管显示 在黄灯亮期间 主控电路将秒脉冲 引入红灯控制电路 使红灯闪烁 1 主控电路 主 支干道上红 黄 绿信号灯的状态主要取决于主控电路的 输出状态 它们之间的关系见真值表 1 对于信号灯的状态 1 表示 灯亮 0 表示灯灭 表 1 信号灯信号的状态 主控电路 由画卡若图得 主干道 R Q2 Y Q2 G Q2 Q1 支干道 r Q2 y Q2Q1 g Q2Q1 主控电路 用两个双四选一的数据选择器 及两个 D 触发器实现主控电路控制 计时器和灯的亮暗 发光二级管的红绿黄灯装置 2 秒信号发生器 产生秒脉冲的 555 定时器 选用一个 1k 欧姆和一个 5 1k 欧姆的电阻 以及两个 1 微法的电容 实现 555 定时多谐振荡器的秒脉冲输出 时间周期 T T1 T2 T1 R2Cln2 T2 R1 R2 Cln2 3 加法计时器 用 74LS160 做成的十进制加法计时器 根据设计要求 交通灯控制系统要有一个能自动装入不同定时时间 的定时器 以完成 30s 20s 5s 的定时任务 其时间的预置状态 如表 3 所示 74LS160 的置数是异步的 通过 30 20 5 对应的二进制代码的一端与 相应的门电路相连影响 74LS153 的输出端 通过一个非门回馈到计 数器的预置数端 使得计数器可以重新从 0 开始计数 在计数器没 有到达 30 20 5 的时候 计数器一直在计数 加法计数器的计数是 同步的 五 总电路图 电路工作原理 主控电路的输入来自 30s 20s 5s 三个定时信号 它的输出一方面通过 数据选择器和 D 触发器控制主干道和支干道的三个信号灯 另一方 面控制定时电路的启动 开始时 定时电路在计数 两个 D 触发器 的 Q 输出端都是 0 通过一个与非门 连接到主干道绿灯 Q 反端 通过导线连接到支干道的红灯 此时主干道的绿灯 及支干道的红 灯均在亮 当计数器计时到 30 时 Q1 出 0 Q 2 出 1 通过一个与 门 主干道的黄灯在下一个时钟脉冲到来时变亮 而此时 支干道 的红灯还亮着 下一片 74LS153 此时输出 1 通过一个非门回馈到 计时器的置数端 使得计数器从 0 开始重新计数 当计数器又计数 到 5s 时 Q1 出 1 Q2 出 0 此时主干道的红灯亮 支干道的绿灯 亮 计数器又一次被预置数为 0 重新计数 等计数器再计数到 20 时 Q1 Q2 均出 1 计数器再一次被预置数为 0 此时主干道的红 灯继续亮着 支干道在下一个时钟脉冲到来后黄灯亮 计数器再计 数 5s 后 Q1 Q2 又均为 0 此时主干道的绿灯 支干道的红灯在 下一个时钟秒冲到来时又变亮 如此循环下去 形成一个主干道和 支干道交替放行的交通灯 仿真情况满足要求 五 元器件清单 7 段锁存译码器 4511 2 片 555 定时器 1 个 74LS02 1 个 数码管 2 个 RES1 电阻 16 个 LED 液晶显示 6 个 CAP 3 个 74LS74 双上升沿 D 触发器 2 个 74LS160 四位十进制同步计数器 2 个 74LS153 双四选一数据选择器 2 个 74LS08 四 2 输入与门 2 个 74LS04 六反向器 2 个六 六 总结与设计调试体会总结与设计调试体会 课程设计维持了两周 在这两周里 我们全身心投入课程设计中 我们完成了从电路的单元构思到整体设计到后来的设计完成 软件 仿真再到最后的安装调试 这期间我们经历了许多挫折和失败的探 索 付出了很多时间和汗水 我们不断摸索 虽然最后没有完全成 功 但是起码我们有了很多的收获 上课第一天 老师给我们布置了题目 当时老师说五个题目有些 比较容易 有些比较难 我心理面就希望自己选的是容易的题目 选好题目后别人都说你这个题目比较容易 当时我心中一阵窃喜 但是 在后面遇到了许多困难 我再也 喜 不起来 以前我们学习的数 电和模电只是简单的芯片的应用 而现在却要把所学的东西综合运用起 来做成一个比较实用的系统 当时我一片茫然 而且有一段时间没 接触数电了所以对所学的东西开始感到陌生 更何况本次课程设计综合 性很强 要求我们发散思维设计电路 一开始老师给我们讲解了一 些 但是由于没有进行认真的思考 不了解老师讲什么 我不知从何下 手 于是我开始向学长学姐请教 上网查阅资料 我回忆以前模电 数 电老师给我们 讲解设计电路的思路 先确定每个模块可能要用到哪 些芯片然后熟悉它们的引脚和功能表 画卡若图 状态表 逻辑 图 我渐渐地有了头绪 原来用我们学过的知识就都可以设计出各 个模块 只要把每个模块设计好了然后连起来就基本完成了 由于倒计时课题的设计比较困难 所以我用顺计时进行了代替 我用两片 74LS160 十进制芯片完成了顺计时时的循环计数 这部分 并不难 只需注意进位的连接就可以了 这在数电实验中已