交通信号灯控制逻辑课程设计

1、、电子技术课程设计报告交通信号灯控制逻辑电路的设计】作品40%报告20%答辩20%平时20%总分100% 设计题目： 交通信号灯控制逻辑电路设计 班级学号： 自动化111 08060211126 学生姓名： 熊小玲 目录一、预备知识- 3 -二、课程设计题目：交通信号灯控制逻辑电路设计- 7 -三、课程设计目的及基本要求- 7 -四、设计内容提要及说明- 8 -4.1设计内容-8- 4.2设计说明-8-五、原理图及原理-9-5.1功能模块电路原理图-9-5.2模块工作原理说明-10-六、课程设计中涉及的实验仪器和工具-10-七、课程设计心得体会-13-八、参考文献- 14 -1、 预备知识对原

2、器件的了解；（1）、二极管：、二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。、作用：整流、钳位、稳压、续流；、（2）、电阻：、电阻（Resistance，通常用“R”表示），是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流

3、的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。而超导体则没有电阻。、作用：标准电阻的主要作用是发热，跟其它元件并联时，电阻可以分流。跟其它元件串联时，电阻可以分压。、（3）、电容：、电容器通常简称其为电容，用字母C表示。定义1：电容器，顾名思义，是装电的容器，是一种容纳电荷的器件。、作用：电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。、（4）、芯片：555引脚功能1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：低触发端3脚：输出

4、端Vo4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。6脚：TH高触发端。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。9555引脚图（5）、芯片：CD4017引脚功能 CD4017是十进制计数分频器，它的内部由计数器及译码器两部分组成，由译码

5、输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是Q0、Q1、Q2、Q9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。 、CD4017有3个输（MR、CP0和CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出Q0为高电平，其余输出端（Q1Q9）均为低电平。CP0和CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。 由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。、CD4017有两个时钟端 CP

6、 和 EN，若用时钟脉冲的上沿计数，则信号从 CP 端输入；若用下降沿计数，则信号从 EN 端输入。设置两个时钟端是为了级联方便。、CD4017引脚功能CMOS集成电路CD4017C采用标准的双列直插式脚塑封，它的引脚排列如图1所示。CC4017 是国标型号，它与国外同类产品CD4017 在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同，可以直接互换。其引脚功能如1： 脚(Y5)，第5输出端； 脚(Y1)，第1输出端； 脚(Y0)，第0输出端，电路清零时，该端为高电平； 脚(Y2)，第2输出端； 脚(Y6)第6输出端； 脚(y7)，第7输出端

7、； 脚(Y3)，第3输出端； 脚(vss)电源负端； 脚(Y8)，第8输出端； 脚(Y4)第4输出端； 脚(Y9)第9输出端； 脚(Qco)，级联进位输出端，每输入 10 个时钟脉冲，就可得一个进位输出脉冲，因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。 脚(EN)，时钟输入端，脉冲下降沿有效； 脚(CP)，时钟输入端脉冲上升沿有效； 脚(R)，清零输入端，在“R”端加高电平或正脉冲时，CD40171C 计数器中各计数单元输出低电平“0”，在译码器中只有对应“0”状态的输出端 Y0 为高电平； 脚(VDD)，电源正端318V 直流电压。CD40171C 内部逻辑电原理图如图 1-2 所示。它是

8、由十进制计数器电路和时序译码电路两部分组成。其中的 D 触发器 FlF5 构成了十进制约翰逊计数器，门电路 514构成了时序译码电路。约翰逊汁数器的结构比较简单它实质上是一种串行移位寄存器。除了第 3 个触发器是通过门电路15、16 构成的组合逻辑电路作用于 F3 的 D3 端以外，其余各级均是将前一级触发器的输出端连接到后一级触发器的输入端 D 的，计数器最后级的 Q5 端连接到第一级的 D1 端。这种计数器具有编码可靠，工作速度快、译码简单，只需由二输入瑞的与门即可译码，且译码输出无过渡脉冲干扰等特点。通常只有译码选中的那个输出端为高电平，其余输出端均为低电平。为了使电路能迅速进入表 1

9、l 所列状态，就在第三级计数单元的数据输入端上加接了两级组合逻辑门，使 Q2 不直接连接 D3，而使 03 由下列关系决定：D3Q2(Ql+Q3)这样做，当电源接通后，不管计数单元出现哪种随机组合，最多经过 8 个时钟脉冲输入之后 ，都会自动进入表 l l 所列状态。CD4017 有 3 个输入端：复位清零端 R，当在 R 端加高电平或正脉冲时，计数器清零，在所有输出中，只有对应“0”状态的 Q0 输出高电平，其余输出均为低电平：时钟输入端 CP 和 CE，其中 CP 端用于上升沿计数，CE 端用于下降沿计数，这两个输入端的内部逻辑电路如图 2 所示。由图 2 可见，CP 和 CE 还有互锁的

10、关系，即利用 CP 计数时，CE 端要接低电平：利用 CE 计数时，CP端要接高电平。反之则形成互锁。（6）、IC底座：、有的怕焊接时烧毁，有的需要烧写程序，有的需要拆下来测试调试，有的为了更换升级方便，有的。总之，有插座更灵活！、2、 课程设计题目：交通信号灯控制逻辑电路设计设计一个十字路口交通灯控制电路，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、 课程设计目的及基本要求1、 设计目的：提高学生的动手实践能力、运用所学的知识分析电路和了解元器件的基本用法。2、 基本要求：主要介绍了交通信号灯的制作

11、原理以及Multisim10和protel的一些基本的操作和用法。电路分块清晰，PCB板美观、模块清晰。经仿真电路原理正确。达到任务要求。3、 按照原理图连接好各原件，然后焊接完成即可，焊接完后会有话筒输入端和电源端，电源端一端接电源，一段接地，主干道上绿灯亮时，次道上同时亮起红。以此不断的亮起主次道的不同信号灯来实现设计的内容。4、 设计内容提要及说明设计内容提要：、由于主干道和支干道交替放行，当主干道上的绿灯时，支干道上的红灯同时亮。主道上跳转黄灯时，支干道的红灯不变。当主干道的灯变成红灯时，支干道的灯跟随着变绿灯。当主道上变成黄灯时，支干道上的灯依然是绿灯。以此循环主干道和支干道交替放行

12、的功能达到交通的有秩序的的进行。、要求：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。每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒，此时原红灯不变。设计说明：交通信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组成。道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。 绿灯时准许通行信号 红灯信号是绝对禁止通行信号。红灯亮时，禁止车辆通行。右转弯车辆在不妨碍被放行的车辆和行人通行的情况

13、下，可以通行。  红灯信号是带有强制意义的禁行信号，遇此信号时，被禁行车辆须停在停止线以外，机动车等候放行时，不准熄火，不准开车门，各种车辆驾驶员不准离开车辆；自行车左转弯不准推车从路口外边绕行，直行不准用右转弯方法绕行。  黄灯亮时，已越过停止线的车辆，可以继续通行。  黄灯信号的含义介于绿灯信号和红灯信号之间，其中不准通行的一面黄灯亮时，警告驾驶人和行人通行时间已经结束，马上就要转换为红灯，应将车停在停止线后面，行人也不要进入人行横道。5、 原理图及原理说明交通信号灯原理图5.1本制作主要由NE555 、CD4017、电位器103

14、、红绿黄LED灯、IN4148二极管、电阻电容等元器件组成。5.2工作原理：电路中的NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。主要特点1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。电路中的NE555产生脉冲信号触发CD4017的CLK端，CLK为脉冲信号输入端，时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时

15、钟上升和下降时间无限制，随着脉冲的输入CD4017的10个输出引脚依次输出高电平，当完成10个输出时CD4017自动复位，CO（进位输出）在前五个脉冲为高电平，后五个脉冲时为低电平。运用555时基电路构成多谐震荡器以提供时钟脉冲。利用输出端多个IN4148二极管并联再与电阻串联限流作用使LED灯亮。运用555同时控制两个CD4017的CLK来实现主干道和支干道上的交通信号灯的控制。6、 课程设计中涉及的实验仪器和工具工具和实验仪器：电烙铁、烙铁架、镊子、吸锡器、斜口钳、松香、锡丝、万用板、万用表、示波器等其他工具。、电烙铁使用说明和细节：新烙铁使用前，应用细砂纸将烙铁头打光亮，通电烧热，蘸上松

16、香后用烙铁头刃面接触焊锡丝，使烙铁头上均匀地镀上一层锡。这样做，可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。旧的烙铁头如严重氧化而发黑，可用钢挫挫去表层氧化物，使其露出金属光泽后，重新镀锡，才能使用；、使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏。并检查烙铁头是否松动；电烙铁使用中，不能用力敲击。要防止跌落。烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。不可乱甩，以防烫伤他人；焊接过程中，烙铁不能到处乱放。不焊时，应放在烙铁架上。注意电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故；、焊接电子元件，一般采用有松香芯的焊锡丝。这种焊锡丝，熔点较低，而且内含松香助焊剂，使用极为方便。、万用表的简单使用：、插孔和转换开关的使

17、用：首先要根据测试目的选择插孔或转换开关的位置，由于使用时测量电压，电流和电阻等交替的进行，一定不要忘记换档。切不可用测量电流或测量电阻的档位去商量电压。如果用直流电流或电阻去测量220的交流电压，万用表则会立马烧坏；、测试表笔的使用：万用表有红，黑笔，别看它就有两根，使用中能不能运用自如，也是大有学问的，如果位置接反，接错，将会带来测测试错误或烧坏表头的可能性。一般红表笔为“+”，黑笔为“-”；表笔插放万用表插孔时一定要严格按颜色和正负插入。测直流电压或直流电流时，一定要注意正负极性没电流时，表笔与电路串联，测电压时，表笔与电路并联，不能搞错。、如何正确读数：万用表使用前应检查指针是否在零七

18、八碎位上，如不指零位，可调正表盖上的机械调节器，调至零位；万用表有多条标尺，一定要认清对应的读数标尺，不能图省事面而把交流和直流标尺任意混用，更不能看错； 万用表同一测量项目有多个量程，例如直流电压量程有1V，10V，15V，25V，100V，500V等，量程选择应使指针满刻度的2/3附近。测电阻时，应将指多云指向该档中心电阴值附近，这样才能使测量准确。、示波器的组成：示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏

19、转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成；示波器的简单使用如下：、荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间，垂直方向指示电压。水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每格又分为5份。垂直方向标有0，10，90，100等标志，水平方向标有10，90标志，供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(VDIV，TIMEDIV)能得出电压值与时间值。、示波管和电源系统：电源、辉度、聚焦、标尺亮度。、时基选择(TIMEDIV)和微调。时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。7、 课程设计心得体会 此次课程设计是有关晶体管器件的课程设计，再经过了大量的查阅书籍，网络资料后，我选择了交通信号灯逻辑电路设计这个题目，首先进行电路原理图的设计，然后再PROTELL上进行绘制原理图，然后对电路中的各个部分进行调整修改，成功后我对它进行了PCB版图制作，按照设计的电路原理图用电烙铁把元器件焊接在万用板上，连接后在实验室不断地调试、修改，最后得到所需要的结果。此次晶体管器件的课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，需要通过翻阅复习以前学过的知识确立实验总体的设计方案，然后进行各模块的设计，还有就是在仿真中总会有大大小小的问题导致得不到所