十字路口交通灯模拟红绿灯控制电路课程设计

1、电子技术课程设计报告设计课题 十字路口交通灯模拟专业班级 电子XXXX学生姓名 组 长 ：XXX 组 员 ：XXX XXX XXX XXX团队编号 X 号指导教师 XXX设计时间 2012 年12 月 12 日目录 HYPERLINK l _Toc311463701 摘 要3 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc311463701 第一章 设计任务与要求4 HYPERLINK l _Toc311463705 第二章 基本方案4 HYPERLINK l _Toc311463706 2. 1 方案一4 HYPERLINK l _Toc311463710 2. 2 方案二

2、4 HYPERLINK l _Toc311463710 2. 3 方案三4 HYPERLINK l _Toc311463716 第三章 方案选择4 HYPERLINK l _Toc311463724 第四章 电路原理图4 HYPERLINK l _Toc311463725 4. 1 计数模块电路4 HYPERLINK l _Toc311463726 4. 2 红灯闪烁电路5 HYPERLINK l _Toc311463727 4. 3数码管显示电路5 HYPERLINK l _Toc311463728 4. 4 194模块8 HYPERLINK l _Toc311463730 4. 5主体电路

3、图10 HYPERLINK l _Toc311463730 4. 6元器件清单10 HYPERLINK l _Toc311463724 第五章 电路调试11 HYPERLINK l _Toc311463730 5. 1 Protues软件仿真11 HYPERLINK l _Toc311463730 5. 2 硬件电路调试11 HYPERLINK l _Toc311463730 测试电路12 HYPERLINK l _Toc311463730 5.2.2 硬件测试出现问题及解决方案14 HYPERLINK l _Toc311463724 第六章 电路测试后总结15 HYPERLINK l _To

4、c311463730 6. 1 设计小结15 HYPERLINK l _Toc311463730 6. 2 设计缺点15 HYPERLINK l _Toc311463730 6. 3 系统性能分析15 HYPERLINK l _Toc311463740 参考文献15摘 要中文摘要：在城市交通道路中，由两条道路的汇合点所形成的十字交叉路口很多。为了确保交通安全及车辆的迅速、有效的通行，在交叉路口的每个入口处需要设置红、绿、黄三色信号灯。对于机动车来说，红灯亮时，禁止通行；绿灯亮时，则允许通行；黄灯亮时，则提示司机将行使中的车辆减速并准备停下来。十字路口交通灯的控制逻辑采用数字电路很容易实现。根据

5、交通灯控制的点功能不同，有简单的红、黄、绿三色交通灯控制电路。有带时间显示的控制电路；有主干道与支干道通行时间不同的控制电路；有带时间转换功能的交通灯控制电路；有手动控制电路。一般交通灯控制电路主要由定时器、控制器、译码和显示几个部分组成。关键词：交通灯 定时器 控制器 English abstract：Cross intersection formed by the confluence of two roads point a lot of urban traffic road. Each entrance of the intersection, in order to ensure t

6、raffic safety and vehicle rapid, effective access need to set the red, green, and yellow signal lights. For motor vehicles, for the red light, closed to traffic; When the green light is allowed access; yellow light, prompting the driver will exercise in the vehicle to slow down and prepare to stop.C

7、rossroads traffic light control logic digital circuit is very easy to implement. Depending on the traffic light control point function, a simple red, yellow and green traffic lights control circuit. With time display control circuit; access main roads and branch roads at different times of the contr

8、ol circuit; traffic light control circuit with time conversion functions; manual control circuit. General traffic light control circuit by timer, controller, decode and display several partsThe adjustable power products can be widely applied in defense, scientific research, colleges and universities

9、, laboratories, industrial and mining enterprises, electrolysis, electroplating, charging equipment, etc.Keywords: Traffic light timer controller设计任务与要求1.按照红-绿-黄顺序轮流点亮2.东西向绿灯与南北向红灯不同时亮，南北向绿灯与东西向红灯不同时亮3.东西向黄灯点亮时南北向红灯闪烁，南北向黄灯点亮时东西向红灯闪烁4.当绿灯亮时数显开始倒计时二、基本方案用晶振产生频率，cd4060和741s74产生1HZ时钟频率，用移位寄存器74ls164来控制

10、。通过门电路组合来实现红绿灯的功能通过74192进行计数，D触发器跳变使下一组74192开始计数，也可通过开关来控制D触发器在方案二的基础上用移位寄存器替代D触发器来控制74192三、方案选择方案一不能置数只能通过调节时钟频率实现时间的预制方案二所需集成块较多，造成电路过于繁杂且芯片利用率变低方案三在方案二的基础上使用移位寄存器替代D触发器，大大节省了集成块的需求量。电路较为简单，因此最终选择实验三作为设计的方向。四、电路的原理图4. 1计数模块电路计数模块电路如图4-1所示图4-1计数模块电路图4. 2红灯闪烁电路红灯闪烁电路如图4-2所示 图4-2红灯闪烁电路数码管显示电路数码管显示电路如

11、图所示图4-3 数码管显示图47显示、47真值表及7段数码管如图所示 图4-4 7段数码管引脚图图4-5 47真值表说明 LS47是由“与非”门、输入缓冲期和7个“与-或-非”门组成的BCD-7段译码器/驱动器。通常是低电平有效，搞的灌入电流的输出可直接驱动显示器。7个“与非”门和1个驱动器成对连接，以产生可用的BCD数据及其补码至7个“与-或-非”译码门。剩下的“与非”门和3个输入缓冲期作为“试灯输入”LT端、灭灯输入/动态灭灯输入BI/RBO端及动态灭灯输入RBI端。该电路接受4位二进制编码-十进制数（BCD）输入并借助于辅助输入端状态将输入数据译码后去驱动一个七段显示器。 LS47的输入

12、结构设计成能承受7段显示所需要的相当搞的电压（最大反流250微安时可承受15V）。驱动显示器各段所需高达24mA的电流可以由其高性能的输出晶体管来直接提供。BCD输入计数9以上的显示图案是鉴定输入条件的唯一符号。 LS47有自动前、后灭零控制（RBI和RBO）。试灯（LT）可在BI/RBO端处于高电平的任何时刻去进行，该电路还含有一个灭灯输入（BI），它用来控制灯的亮度或禁止输出。 LS47这种七段译码器在应用中可以驱动共阳极的发光二极管或直接驱动白炽灯指示器。图4-6 47显示4.4 194模块194模块，194管脚图以及194真值表如图所示：图4-7 194模块图图4-8 194真值表图当

13、清除端（CLEAR）为低电平时。输出端（QAQD）均为低电平。当工作方式控制端（S0，S1）均为高电平时，在时钟（CLOCK上升行数据（DSR、DSL）被禁止。当S0为高电平S1为低电平时，在CLOCK上升沿作用下进行右移操作，数据由DSR送入。当S0为低电平S1为高电平时，在CLOCK上升沿作用下进行操作数据由DSR送入。当S0、S1均为低电平时，CLOVK被禁止对于74194，只有当CLOCK为高电平时S0和S1才可改变。图4-9 194管脚图4. 5主体交通灯电路图主体交通灯电路图如图4-10所示：4-10主体交通灯电路图4-11总电路PCB图4. 6元器件清单元器件编号名称数量U1,U

14、2,U5,U7,U9,U1074LS1926U374LS1941U6,U874LS082U474LS041发光二极管-红色4发光二极管-绿色4发光二极管-黄色4200R电阻34六脚自锁开关1七段数码管474LS474五、电路调试本设计的电路调试分为软件调试和硬件调试，遵循模块调试正常后整合的原则。5. 1 Protues软件仿真本设计是基于模拟电路设计的，可使用Proteus软件进行仿真。Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它具有其它EDA工具软件的仿真功能，是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具(

15、仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。5-1Proteus仿真图5. 2 硬件电路调试测试电路 根据5-1proteus仿真图在试验箱上进行电路的搭建可得到搭建后的电路图5-3。测试LED亮灭情况以及数码显示器的显示情况，通过修改和完善后使搭建电路可以正常实现模拟电路的功能。 在得到正确的搭建电路后开

16、始制板，制作完成的电路板如图5-2，对其进行LED和数码显示器的测试。 5-1搭建电路 5-2 PCB板焊接电路 5-3南北向红灯亮东西向绿灯亮 5-4南北向红灯闪烁东西向黄灯亮 5-5南北向绿灯亮东西向红灯亮 5-6南北向黄灯亮东西向红灯闪烁由以上5-3到5-6可得：南北向的红绿黄三个灯依次点亮，东西向亦是如此2.东西向绿灯亮时南北向红灯亮，南北向绿灯亮时东西向红灯亮3.东西向黄灯点亮时南北向红灯闪烁，南北向黄灯点亮时东西向红灯闪烁4.南北向红灯亮时东西向绿灯所连接的数码显示开始倒计时，东西向红灯亮时南 北向绿灯所连接的数码显示开始倒计时由于制板过程中，所选用的数码显示管损坏，故制作完成后的

17、PCB板的数码显示无法正常显示。因此，选用实验箱上的数码显示进行替代，连接电路如下图所示 5-7南北向红灯亮东西向绿灯亮 5-8南北向红灯闪烁东西向黄灯亮5-9南北向绿灯亮东西向红灯亮 5-10南北向黄灯亮东西向红灯闪烁以上图5-7到5-10分别与搭建电路的5-3到5-6对应，因此制板成功硬件测试出现问题及解决方案：问题： 1）在搭建的过程中发现东西向和南北向的红灯无法正常进行闪烁； 2）192无法正常工作； 3）二极管不能正常发光；解决方案： 1）经过检查74ls08损坏，更换新的74ls08后恢复正常 2）线路接线问题导致。 3）检查发现管脚未能导通，原因是线路中存在虚焊 六、电路测试后总结本设计是利用红、绿、黄三色LED发光二极管模拟交通信号灯，以设计制作一个简单的交通灯控制器。设置时间保证东西方向绿灯黄灯（红灯）相加时间和南北向红灯（绿灯黄灯）的时间。由于加入了黄灯亮时红灯闪烁的效果，故黄灯时间