交通信号灯控制系统设计

课程设计名称电子技术课程设计题目交通信号灯控制系统学期专业自动化班级姓名学号指导教师课程设计任务书一、设计题目交通信号灯控制系统二、设计任务完成交通信号灯控制系统定时计数器、交通状态控制器及交通状态显示器等各部分的设计及仿真实现。三、设计计划复习归纳计数器、译码器、触发器、锁存器的逻辑功能，查阅相关器件的资料，如74138译码器、74F573锁存器、计数器74192和74163等。学会使用仿真软件，如MULTISIM的仿真应用。四、设计要求主支干道交替通行，通行时间均可在099S内任意设定；绿灯换红灯之前，黄灯先亮较短时间（也可在099S内任意设定），以等待十字路口内滞留车辆通过；主支干道通行时间和黄灯亮的时间均由同一计数器按减计数方式计数（0状态为无效态）；在减计数器回零瞬间完成十字路口通行状态的转换（换灯）。指导教师日期交通信号灯控制系统设计一、方案的设计与分析1系统结构及工作流程本系统主要由脉冲信号发生器、定时计数器、交通状态控制器及交通状态显示器组成。其结构及相互关系如下图脉冲信号发生器器定时计数器交通状态控制器交通状态显示器根据任务要求，可将系统的工作流程简化为以下四种状态，且由S0到S4往复循环S0主干道绿灯亮，支干道红灯亮，时间为T1；S1主干道黄灯亮，支干道红灯亮，时间为T2；S3主干道红灯亮，支干道绿灯亮，时间为T3；S4主干道红灯亮，支干道黄灯亮，时间为T4；2系统方案设计与比较方案一脉冲信号发生器由信号发生器代替，其作用是产生频率为1HZ的信号计数脉冲；定时计数器分为置数端和计数部分，其中置数端采用三片74F573锁存器来实现，而计数部分则由两片74LS192同步可逆十进制计数器通过异步级联构成百进制递减计数器来实现；交通状态控制器分为指示灯驱动部分和分时控制部分，其中指示灯驱动部分主要由一片74HC138译码器完成驱动，分时控制部分主要由一片74LS163四位二进制递增计数器和一片74HC138译码器构成，前者实现状态的翻转和对置数允许的控制，后者实现置数选择器的功能；以下为各部分功能实现的说明。A指示灯驱动部分的实现说明由此系统的工作流程可得指示灯驱动函数的真值表如下系统工作状态主干道R红Y黄G绿支干道R红Y黄G绿S0001100S1010100S2100001S3100010设状态S0到S3对应的编码分别为00、01、10、11，其高位和低位分别用B和A表示，则主支干道各指示灯对应的逻辑函数式可表示为ABGYRGYR结合上式即可采用74HC138译码器和非门74LS04、与非门74LS00实现该部分功能。B分时控制部分的实现说明在计数器部分将两片74LS192的借位输出端（当计数器处于0状态时，该端为低电平）用一个或门74LS32引入分时控制部分74LS163计数器的脉冲输入端，而该输入端的状态又作为置数选择器（74HC138译码器）的状态输入，从而实现了状态自动翻转、置数的功能。交通状态显示器分为指示灯部分和数码管部分，其中数码管由74LS48译码器进行驱动注仿真图中数码管已自带驱动模块。方案二定时计数器部分置数端采用三片74LS245双向总线发送器/接收器来实现，而计数部分则由由两片74LS112JK触发器构成16位计数器实现计数；其余部分和方案一相同。方案比较方案项目实现方法优点缺点一定时计数器置数端采用三片74F573锁存器来实现，而计数部分则由两片74LS192同步可逆十进制计数器通过异步级联构成百进制递减计数器来实现电路实现较为简单，且可靠，容易控制二定时计数器置数端采用三片74LS245双向总线发送器/接收器来实现，而计数部分则由由两片74LS112JK触发器构成16位计数器实现计数电路实现较为复杂通过方案比较，为使电路简化、稳定运行，选用方案一。二、方案的仿真对方案一进行仿真1主干道通行仿真结果主干道绿灯亮，倒计时35SU174LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD1BO13CO12CLR14U274LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD1BO13CO12CLR14U3DCD_HEXU4DCD_HEXVC5VJ1KEYSPACEJ6KEYEXFG1VS0VVSU574HC138N_6VY015Y114Y213Y312Y41Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5VC5VVCR1Y1G1R2Y2G2R3470R4470R5470R6470R7470R8470212526U6A74LS0NU6B74LS0N292232427U774LS163NQA14QB13QC12QD1RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK20LED1LED2R9470R1047028300U8A74LS04NU8B74LS04NU8C74LS04NU8D74LS04N203231363534337U12A74LS32N12VC5VJ2KEYAJ3KEYBJ4KEYCJ5KEYD5U16DCD_HEXU17DCD_HEX12314583101J7KEYFJ8KEYGJ9KEYHJ10KEYIJ1KEYJJ12KEYKJ13KEYLJ14KEYMJ15KEYNJ16KEYOJ17KEYPJ18KEYRJ19KEYZJ20KEYSJ21KEYTJ2KEYUJ23KEYVJ24KEYWJ25KEYXJ26KEYY7187U974HC138N_6VY015Y114Y213Y312Y41Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5U14A74LS08NVC019主主主主U1374F573PC1D22D33D44D55D66D77D88D9OC1LE11Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U1074F573PC1D22D33D44D55D66D77D88D9OC1LE11Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U174F573PC1D22D33D44D55D66D77D88D9OC1LE11Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q1246916383940142434454647484958596061626364655015235456767686970VC主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主2支干道通行仿真结果支干道绿灯亮，倒计时25SU174LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD1BO13CO12CLR14U274LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD1BO13CO12CLR14U3DCD_HEXU4DCD_HEXVC5VJ1KEYSPACEJ6KEYEXFG1VS0VVSU574HC138N_6VY015Y114Y213Y312Y41Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5VC5VVCR1Y1G1R2Y2G2R3470R4470R5470R6470R7470R8470212526U6A74LS0NU6B74LS0N292232427U774LS163NQA14QB13QC12QD1RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK20LED1LED2R9470R1047028300U8A74LS04NU8B74LS04NU8C74LS04NU8D74LS04N203231363534337U12A74LS32N12VC5VJ2KEYAJ3KEYBJ4KEYCJ5KEYD5U16DCD_HEXU17DCD_HEX12314583101J7KEYFJ8KEYGJ9KEYHJ10KEYIJ1KEYJJ12KEYKJ13KEYLJ14KEYMJ15KEYNJ16KEYOJ17KEYPJ18KEYRJ19KEYZJ20KEYSJ21KEYTJ2KEYUJ23KEYVJ24KEYWJ25KEYXJ26KEYY7187U974HC138N_6VY015Y114Y213Y312Y41Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5U14A74LS08NVC019主主主主U1374F573PC1D22D33D44D55D66D77D88D9OC1LE11Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U1074F573PC1D22D33D44D55D66D77D88D9OC1LE11Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U174F573PC1D22D33D44D55D66D77D88D9OC1LE11Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q1246916383940142434454647484958596061626364655015235456767686970VC主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主3对主干道黄灯仿真结果（主干道黄灯黄灯亮，倒计时5S）U174LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD1BO13CO12CLR14U274LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD1BO13CO12CLR14U3DCD_HEXU4DCD_HEXVC5VJ1KEYSPACEJ6KEYEXFG1VS0VVSU574HC138N_6VY015Y114Y213Y312Y41Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5VC5VVCR1Y1G1R2Y2G2R3470R4470R5470R6470R7470R8470212526U6A74LS0NU6B74LS0N292232427U774LS163NQA14QB13QC12QD1RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK20LED1LED2R9470R1047028300U8A74LS04NU8B74LS04NU8C74LS04NU8D74LS04N203231363534337U12A74LS32N12VC5VJ2KEYAJ3KEYBJ4KEYCJ5KEYD5U16DCD_HEXU17DCD_HEX12314583101J7KEYFJ8KEYGJ9KEYHJ10KEYIJ1KEYJJ12KEYKJ13KEYLJ14KEYMJ15KEYNJ16KEYOJ17KEYPJ18KEYRJ19KEYZJ20KEYSJ21KEYTJ2KEYUJ23KEYVJ24KEYWJ25KEYXJ26KEYY7187U974HC138N_6VY015Y114Y213Y312Y41Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5U14A74LS08NVC019主主主主U1374F573PC1D22D33D44D55D66D77D88D9OC1LE11Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U1074F573PC1D22D33D44D55D66D77D88D9OC1LE11Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U174F573PC1D22D33D44D55D66D77D88D9OC1LE11Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q1246916383940142434454647484958596061626364655015235456767686970VC主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主主3对支干道黄灯仿真结果（支干道黄灯黄灯亮，倒计时5S）U174LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD1BO13CO12CLR14U274LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD1BO13CO12CLR14U3DCD_HEXU4DCD_HEXVC5VJ1KEYSPACEJ6KEYEXFG1VS0VVSU574HC138N_6VY015Y114Y213Y31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