交通灯控制电路设计数电课程设计 数字电路课程设计.doc

课程设计实验报告交通灯控制电路学院 信息学院班级 09微电姓名 邹翔学号 0915222034指导老师 胡老师 目 录一， 设计要求 . 二， 课程题目 . 三， 系统框图及说明 . 四， 单元电路设计 . 五 仿真过程与效果分析 . 六 心得体会总结及两块实验板分析对比 七 参考文献 一，课程设计题目： 交通灯控制电路设计 二，设计要求：任务 在城市道路上的交叉路口一般设置有交通灯，用于管理两条道路通行车辆。现有一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉口，为确保车辆安全、迅速的通行，在交叉路口的每条道上设置一组交通灯，交通灯由红、黄、绿3色组成。红灯亮表示此通道禁止车辆通过路口；黄灯亮表示此通道未过停车线的车辆禁止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该通道车辆可以通行。要求设计一交通灯控制电路以控制十字路口两组交通灯的状态转换，指挥车辆安全通行。 1、基本要求（1）设计一个十字路口交通灯控制电路，要求主干道与支干道交替通行。主干道通行时，主干道绿灯亮，支干道红灯亮，时间为60秒。 支干道通行时，支干道绿灯亮，主干道红灯亮，时间为30秒。（2）每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮5秒钟。此时另一路口红灯也不变。（3）黄灯亮时，要求黄灯闪烁，频率为1Hz。2、发挥部分要求在绿灯亮（通行时间内）和红灯亮（禁止通行时间内）均有倒计时显示。 三，系统框图及说明： 1、分析系统的逻辑功能，画出其框图 方案一：交通灯控制系统的原理框图如图 1-1 所示。它主要由计时电路、主控电路、信号 灯转换器和脉冲信号发生器组成。脉冲信号发生器用的是 555 定时器；计时计数器是 由74LS192 来完成、通过74HC4511译码，在数码管上显示，输出四组驱动信号T0 和T3 经信号灯转换器来控制信 号灯工作，主控电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。 方案二：利用单片机，编译程序（此方法较为简单） 2、信号灯转换器 状态与车道运行状态如下： S0：支干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行 S1：支干道车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行 S2：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行 S3：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的黄灯亮，车道缓行, 人行道禁止通行 G1=1：主干道绿灯亮 Y1=1：主干道车道黄灯亮 R1=1：主干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；南北方向人行道红灯亮 G2=1：支干道车道绿灯亮 Y2=1：支干道车道黄灯亮 R2=1：支干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；东西方向人行道红灯亮 方案一原理图方案二单片机原理图四，单元电路设计方案一：1、脉冲发生器：电路图如下工作原理：选用555构成多谐振荡器，利用公式f=1.43/(R1+2R2)*C10)产生一秒的脉冲。所需器件：555一个，0.01uf和10uf电容各一个，47K电阻两个。 2、状态控制电路：电路图如下工作原理：根据CD4017的功能，由倒计时计数电路中74LS192的低位借位端口（管脚13）接入到CD4017的时钟端，以此来改变其输出波形，进而通过与门，非门，或门来控制各状态。3、倒计时计数电路：电路图如下工作原理：把555计数器的输出端接到十进制可逆计数器74LS192的低位的减计数的输入端口，实现倒计时。由十进制计数器/脉冲分配器和构成高位的74LS192的借位端口来进行置数。分别为60和30.4、显示电路：电路图如下B、功能： 工作原理：对74LS192进行置数后，倒计时时，通过译码器74HC4511进行译码，再由数码管显示。方案二：单片机实现各部分电路，数码管倒计时，预置60秒，30秒，完成交通灯的转换过程程序如下#include unsigned char code display=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void delay1s(void)unsigned int i,j,k;for(i=20;i0;i-)for(k=20;k0;k-)for(j=248;j0;j-);void main(void)while(1)unsigned int b,a;for(a=6;a-;a=0)for(b=10;b-;b=0)P0=displaya;P2=displayb;if(a=0)if(b=0)for(b=10;b-;b=0)P0=displaya;P2=displayb;if(a=0)if(b=5)P1_0=0;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=1;P1_4=0;P1_5=P1_5;else P1=10;delay1s();P1_7=P1_7; 五， 仿真过程与效果分析 1、根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有2 个时间显示器，12 个交通灯。 另外由于人行道的红绿灯跟车道的红绿灯是同步的，分别是：东西方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接南北方向车道的红灯；南北方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接车道的红灯。 2、为了使电路更加直观，我把计数器、信号灯灯转换器等放在一个名为main 的子电路中。然后再在子电路外面接输入端和输出端。 3、点击启动按钮，然后再打开总开关，便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为60 秒，打开总开关，主干道的绿灯亮，支干道红灯亮。时间显示器从预置的 60秒，以每秒减 1，减到数 5 时，主干道方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，其余灯都不变。减到数 1 时，1 秒后显示器又转换成预置的30 秒，主干道方向车道的黄灯转换为红灯，支干道的红灯转换为 绿灯。如此循环下去。方案一PCB图方案二单片机PCB图六，心得体会总结及两块实验板分析对比本人这次课程设计实验共做了两块板，第一块板用两块LS192芯片做减计数器，两块4511给共阴数码管译码，然后利用4017的片选功能分别预置60秒，30秒。做好电路板好，交通灯的基本要求可以达到，但发现数码管的预置总是出现问题，经过发现4017启动存在一定的问题，起到不够稳定，影响了预置功能的实验，由于时间原因改为单片机实现，利用C语言编写程序，做好电路板好实现交通灯基本要求及发挥部分的要求。1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。 在整个设计过程中，我总共想过两个方案，另一个方案弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。所以我又花了一天的时间做出这个方案，这个相对另一个方案比较简单，包括电路原理和连接，和芯片上的选择。这个方案总共只用了四个芯片，分别为 2 个74190 计数器，2个 JK触发器。 2、在设计过程，经常会遇到这样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。所以这几天不管是吃饭还是睡觉，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。不过说也奇怪，整天想着这些问题，脑子和身体却一点都不会觉得累。或许是那种渴望得到知识的欲念把疲劳赶到九宵云外去了吧！ 3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩