交通灯控制电路设计

交通灯控制电路设计课程名称数字电子技术课程设计题目名称交通灯控制电路设计 学生学院物理与光电工程学院 学号68 学生姓名李玉祥指导教师陈元电B交通灯控制电路设计由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，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在禁行线内。实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。设计任务与要求(1)用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。(2)当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干(3)主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计30s和20s(4)在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，设置程序设计方案比较方案一：秒脉冲发生器使用晶振产生，数码管使用共阳极7段数码管，计数器利用时序逻辑电路的设计方法设计。数由于交通灯计数器不需要很精确的秒脉冲，而且555定时器如果利用进度高的小型电位器的话也可以达到很高的精度，而且不需要分频器；直接利用触发器设计计数器的话工作量大，而且电路复杂，话费多，所以使用集成芯片74LS190来作为计数整体电路单元电路设计及工作原理分析实现上述任务的控制器整体结构，如图所示。330S,20S时钟信析时钟脉冲信号的产生时钟脉冲信号由555定时器与相应大小的电阻和电容连接而成的多谐振荡器来产生。由于电路中需要的脉冲信号周期为1S，如果选用的电容分别是10UF和，则主控制器主控电路是本课题的核心，主要控制30s、20s、5s三个定时器，它的输出一方面经译码后分别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启动。主控电路属于时序逻辑电路，可采用状态机的方法进行设计。(1)百进制计数器电路主干道和支干道各自的三种灯(红、黄、绿)，正常工作时，只有4种0123主绿灯支红灯已过30s未未支黄灯亮主黄灯支红灯亮主红灯s关控制信号、主控电路的脉冲控制信号。实现加计数和减计数，由U/D控制，当输入为低电平时进行加计数，反之则为减计级联接线如图3-4所示。(2)置数端开关信号与主控器脉冲信号输出电路当计数器每完成一个状态的计数后，需要打开自己的置数端接受主控器下一个状态的置数，同时输出脉冲送往主控器使其产生新的状态。由于每完成一个计数状态，计时器都会有一个低电平进位输出，我们可以将这个低电平送往置数端开关端口打开置数端，同时反向后送往主控器切换状态。但由于进位输出信号过于短暂，可能使主控器电路来不及反应就消失，造成电路不稳定。为了解决这一个问题，使进位输出信号有足够的宽度，我们想到用基本RS触发器组成反馈置数电路，由于进位输出信号是低电平，所以反馈电路可设计如图3-5所示。计时器显示电路在本次设计中，主道和次道的计时显示电路我们仅仅用数码显示管DCD_HEX来完成，用于计时状态的显示，主道于此道显示器接法相同，如图3-9所示。元件选择型号参数型号参数序号数量称注1加/减法计数器74LS190D2七段数码管DCD-HEX3计数器74LS163D4码器74LS138D5反相器74LS04D6门74LS32D774LS08D8或非门74LS08D9发光二极管发光二极管发光二极管1KΩ9KΩLM555CM大大大112111222黄色2绿色4电路和程序调试过程与结果干道通行，启动20s定时器启动5s定时器干道通行，启动30s定时器启动5s定时器作品的优点1)实验仿真作品基本符合本课程设计任务和要求2)实验所用元器件不多，连线较简单作品的缺点1)实验亮灯顺序是:干道通行，启动20s定时器启动5s定时器干道通行，启动30s定时器启动5s定时器与实验要求有些差异。2)实验数码管控制电路只在主干道有，支干道的数码显示还是由主干道的数码控制电路。一旦主干道的数码管控制电路损坏，主支干路的数码管都不能显示，给交通带来极大不便。实验心得通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。同时这次电路设计实习，使得我对数字电路更感兴趣，并且，在设计的过程中，积极去查阅资料，不仅学会了独立思考，而且学会了在遇到困难的时候不慌忙，不乱阵脚，仔细查找问题。更好的提高了自己的动手能力，还主动帮助同学查找问题。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不这次课程设计，我不仅对Multisim仿真软件操作更熟练，对各种芯片，比如74ls163，,7ls190，74