十字路口交通灯模拟红绿灯控制电路课程设计毕业设计论文

2012年电子信息工程课程设计PAGE2PAGE142016~2017学年第一学期《数字电子技术》课程设计报告题目：专业：班级：姓名：指导教师：倪琳电气工程学院2016年月日1、任务书课题名称指导教师（职称）倪琳执行时间2016~2017学年第一学期第周学生姓名学号承担任务设计目的设计要求目录摘要 3第一章设计任务与要求 4第二章基本方案 42.1方案一 42.2方案二 42.3方案三 4第三章方案选择 4第四章电路原理图 44.1计数模块电路 44.2红灯闪烁电路 54.3数码管显示电路 54.4194模块 84.5主体电路图 104.6元器件清单 10第五章电路调试 115.1Protues软件仿真 115.2硬件电路调试 115.2.1测试电路 125.2.2硬件测试出现问题及解决方案 14第六章电路测试后总结 156.1设计小结 156.2设计缺点 156.3系统性能分析 15参考文献 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，在此基础上用移位寄存器替代D触发器来控制74192。。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4.3数码管显示电路数码管显示电路如图所示图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4-47段数码管引脚图 图4-547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4-647显示4.4194模块194模块，194管脚图以及194真值表如图所示：图4-7194模块图图4-8194真值表图当清除端（CLEAR）为低电平时。输出端（QA~QD）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上升沿的作用下，并行数据（A~D）被送入相应的数据端QA~QD.此时串行数据（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4-9194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4.6元器件清单元器件编号名称数量U1,U2,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。5.1Protues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Labcenterelectronics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(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仿真图六、电路测试后总结6.1设计小结本设计是利用红、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，故黄灯时间为红灯闪烁时间。6.2设计缺点1）由于设计使用纯硬件电路，线路较为复杂。2）对时间进行重新预制较为麻烦3）未能对交通事故后紧急状况进行特殊改变6.3系统性能分析经过实际测试，系统可以在预置数后正常运行。红绿灯可以正常进行闪烁，十字路口东西和南北方向交通灯可以顺利交替亮灭且与数字显示同步。但由于线路较为复杂，所以一旦出现故障，排除解决需要花费较长时间。参考文献《模拟电子技术基础》童诗白华成英主编高等教育出版社2011基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制一种RISC结构8位单片机的设计与实现HYPERLINK"/detail.htm