1、精選優質文檔-傾情為你奉上課程設計報告課程名稱： 數字電子技術 設計題目： 交通燈控制電路設計 院 系： 班 級： 設 計 者： 學 號： 指導教師： 設計時間： 課程設計（大作業）任務書姓 名：院（系）：專 業：學 號：任務起止日期：課程設計題目：交通燈控制電路課程設計要求：設計一個十字路口的交通燈控制器，控制A,B兩條交叉道路上的車輛通行，東西方向為主干道A，南北方向為副干道B；具體要求如下：1、每條道路設一組信號燈，每組信號燈有紅、黃、綠3個燈組成，綠燈表示允許通過，紅燈表示禁止通行，黃燈表示該車道上已過停車線的車輛繼續通行，未過停車線的車輛停止通行。2、主干道通行25秒，南北通行時間為

2、25秒。3、每次變換通行車道之前，要求黃燈先亮5s，才能變換通行車道。工作計劃及安排：1、查閱資料。分析比較、選擇設計方案；2、總體設計。設計計算、元件選取、繪制電路原理圖；3、軟件仿真及調試。利用Proteus軟件構建電路，進行虛擬仿真;4、故障排除。根據調試過程中出現的問題，逐一查找原因，排除故障，使電路達到設計要求；5、撰寫課程設計報告。寫出設計思路、工作原理，畫出電路結構框圖，繪出電路原理圖，給出設計參數及調試電路數據，分析設計中遇到的問題和解決方法及設計心得體會；6、答辯。指導教師簽字 年 月 日課程設計（大作業）成績學號： 姓名： 指導教師課程設計題目：交通燈控制電路總結：通過為期

3、一周的課程設計，我應用所學數字邏輯的知識順利得完成了交通燈控制器的設計。在此期間，我查閱里很多相關書籍，在網上查了一些相關芯片的資料，學到了很多知識，并利用它們設計了符合設計要求計數器、控制電路等電路的仿真。不僅鞏固了課堂知識，而且有效的和實際結合在了一起，加強了我們動手、思考、解決問題的能力，并擴展了所學知識和見識。通過這一個星期的課程設計，我發現了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經驗還是比較缺乏，理論聯系實際的能力還急需提高。在課程設計過程中，光有理論知識是不夠的，還必須懂一些實踐中的知識。經過本次設計把我在大學學習數電年來所學的理論知識轉化為實際應用，既鍛煉了我們的實

4、際操作能力，又使理論知識得以加強和升華，激發了創新意識。指導教師評語：成績：填表時間：指導教師簽名：目錄交通燈控制電路一、設計目的（1）熟悉集成電路的引腳安排。（2）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。（3）了解面包板結構及其接線方法。（4）了解數字交通燈控制電路的組成及工作原理。（5）學會用仿真軟件對設計的原理圖進行仿真。（6）熟悉數字交通燈控制電路的設計與制作。二、設計思路（1）設計秒脈沖發生器（2）設計交通燈定時電路（3）設計交通燈控制電路（4）設計交通燈譯碼電路（5）設計交通燈顯示時間電路三、設計過程 3.1、方案論證方案： 用數電電子技術來實現交通燈控制 交通燈控制系統的原理框圖如圖1-

5、1所示。它主要由控制器、定時器、譯碼器和秒脈沖信號發生器等部分組成。秒脈沖發生器是該系統中定時器和控制器的標準時鐘信號源，譯碼器輸出兩組信號燈的控制信號，經驅動電路后驅動信號燈工作，控制器是系統的主要部分，由它控制定時器和譯碼器的工作。圖中： TL: 表示甲車道或乙車道綠燈亮的時間間隔為25秒，即車輛正常通行的時間間隔。定時時間到，TL=1，否則，TL=0。 TY：表示黃燈亮的時間間隔為5秒。定時時間到，TY=1，否則，TY=0。 ST：表示定時器到了規定的時間后，由控制器發出狀態轉換信號。由它控制定時器開始下個工作狀態的定時。    圖1-1 系統的原理框圖交通燈控制器的

6、ASM 如圖1-3所示（1）甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。綠燈亮足規定的時間隔TL時，控制器發出狀態信號ST，轉到下一工作狀態。 （2）乙車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續通行，乙車道禁止通行。黃燈亮足規定時間間隔TY時，控制器發出狀態轉換信號ST，轉到下一工作狀態。 （3）甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上的車輛允許通行綠燈亮足規定的時間間隔TL時，控制器發出狀態轉換信號ST，轉到下一工作狀態。 （4）甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上位過縣停車線的車輛停止

7、通行，已過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續通行。黃燈亮足規定的時間間隔TY時，控制器發出狀態轉換信號ST，系統又轉換到第（1）種工作狀態。 交通燈以上4種工作狀態的轉換是由控制器器進行控制的。設控制器的四種狀態編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態及功能如表1、2所示，控制器應送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號。為簡便起見，把燈的代號和燈的驅動信號合二為一，并作如下表1-2規定：表1-2控制狀態信號燈狀態車道運行狀態S0（00）甲綠、乙紅甲車道通行，乙車道禁止通行S1（01） 甲黃、乙紅甲車道緩行，乙車道禁止通行S3（11）甲紅、乙綠甲

8、車道禁止通行，乙車道通行S2（10）甲紅，乙黃甲車道禁止通行，乙車道緩行AG=1甲車道綠燈亮甲車道通行BG=1乙車道綠燈亮乙車道通行AY=1甲車道黃燈亮甲車道緩行BY=1乙車道黃燈亮乙車道緩行AR=1甲車道紅燈亮甲車道禁止通行BY=1乙車道紅燈亮乙車道禁止通行由此得到交通燈的ASM圖，如 圖1-3所示。設控制器的初始狀態為S0（用狀態框表示S0），當S0的持續時間小于25秒時，TL=0（用判斷框表示TL），控制器保持S0不變。只有當S0的持續時間等于25秒時，TL=1，控制器發出狀態轉換信號ST（用條件輸出框表示ST），并轉換到下一個工作狀態。圖1-3 交通燈的ASM圖3.2、單元電路的設計

9、3.2.1秒脈沖發生器 秒脈沖發生器由NE555電路及外圍電路組成，其中R8=15K、R9=68K,C3=10uF的電阻電容值決定了脈沖寬度。既T=(R8+2R9)C2ln2當T=1S，即可湊出R8、R9、C3其中C3=0.01uF是為了保持輸出的波形的穩定。如圖1-4所示， R9=68K、C3=10uF組成一個串聯RC充放電電路，在NE555的7腳上輸出一個方波信號，C3上得到一個三角波。此三角波送到NE555的2腳輸入端。由NE555內部的比較器和門電路共同作用，維持7腳上的方波信號和3腳上的輸出方波。圖1-4 秒脈沖發生器原理圖秒脈沖還可以由芯片CD4060和74LS74及其外圍電路構成

10、如圖1-4-4，該電路選用石英晶體結構成振蕩器，在經過分頻電路得到秒脈沖。振蕩器的頻率越高，計時精度越高。如果精度要求不高也可以采用集成邏輯門與RC組成的時鐘源振蕩器以及由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器。因此，該設計選著由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器來產生秒脈沖。 圖1-4-4 石英晶體和分頻器構成的秒脈沖發生器3.2.2定時器 定時器由與系統秒脈沖（由時鐘脈沖產生器提供）同步的計數器構成，要求計數器在狀態信號ST作用下，首先清零，然后在時鐘脈沖上升沿作用下，計數器從零開始進行增1計數，向控制器提供模5的定時信號TY和模25的定時信號TL。計數器選用集成電路74LS1

11、60進行設計較簡便。74LS160是10進制同步加法計數器，它具有異步清零、同步置數的功能。74LS160功能表如表4-1所示。表4-1CLK RD LD EP ET工作狀態XXX 01111X0111 X X X X 0 1 X 0 1 1置零預置數 保持保持（C=0） 計數表中RD是低電平有效的同步清零輸入端，LD是低電平有效才同步并行置數控制端，EP、ET是計 圖1-3 交通燈的ASM圖數控制端，CO是進位輸出端，D0D3是并行數據輸入端，Q0Q 3是數據輸出端。設計如圖1-5 圖1-5 交通燈定時器其工作原理為：由秒脈沖發生器產生的秒脈沖CLK分別送給兩個74LS160的清零端9處。如

12、圖所示：輸入端3.4.5.6分別接地.。U1的7和10由U2的11、14經過與門相與后相連。.即：只有當時11、14處產生一個高電平脈沖時才能觸發U1中的14產生脈沖。當U13C74LS04的ST信號分別送給U1和U2的LOAD。就可以得到TY和TY非是秒脈沖的5倍；TL和TL非的結果是秒脈沖的25倍。3.2.3控制器控制器是交通管理的核心，它應該能夠按照交通管理規則控制信號燈工作狀態的轉換。列出控制器的狀態轉換表，如表1-6所示。選用兩個D觸發器74LS74做為時序寄存器產生 4種狀態，控制器狀態轉換的條件為TL和TY，當控制器處于Q1n+1Q0n+1 00狀態時，如果TL 0，則控制器保持

13、在00狀態；如果，則控制器轉換到Q1n+1Q0n+1 01狀態。這兩種情況與條件TY無關，所以用無關項"X"表示。其余情況依次類推，就可以列出了狀態轉換信號ST。表1-6 控制器狀態轉換表根據上表可以推出狀態方程和轉換信號方程，其方法是：將Q1n+1、Q0n+1和 ST為1的項所對應的輸人或狀態轉換條件變量相與，其中"1"用原變量表示，"0"用反變量表示，然后將各與項相或，即可得到下面的方程： 根據以上方程，選用數據選擇器 74LS153來實現每個D觸發器的輸入函數，將觸發器的現態值加到74LS153的數據選擇輸入端作為控制信號即可實

14、現控制器的功能。控制器原理圖如圖1-7所示。圖中R、C構成上電復位電路。由兩個雙多路轉換器74LS153和一個雙D觸發器74LS74組成控制器。觸發器記錄4種狀態，多路轉換器與觸發器配合實現4種狀態的相互交換。圖1-7 交通燈控制器其原理為： CLK分別送給U6A和U6B的3和11的清零端。將TY接入U4的5和U5的4和5；TY非接入U4的4。如上圖所示：74LS74兩個D觸發器作為時序寄存器產生4種狀態。選用數據選擇器74LS153來實現每個D觸發器的輸入函數，將觸發器的的現態值加到74LS153的數據選擇端作為控制信號，即可實現控制器的功能。3.2.4譯碼電路譯碼器的主要任務是將控制器的輸

15、出 Q1、 Q0的4種工作狀態，翻譯成甲、乙車道上2個交通燈的工作狀態。控制器的狀態編碼與信號燈控制信號之間的關系如表1-8所示。表中A、B代表甲、乙車道。表1-8 控制器狀態編碼與信號燈關系表Q1 Q0AG綠燈AY黃燈AR紅燈BG綠燈BY黃燈 BR紅燈0 01000010 10100011 00011001 1001010由秒脈沖發生器產生了周期性變化的CLK脈沖，一部分送給了定時器的74LS160芯片，另一部分送給了控制器的74LS74芯片。在脈沖ST同時加到定時器74LS160芯片的情況下，通過芯片74LS10將會輸出TY、TY非；TL、TL非。即TY和TY非放大的結果是秒脈沖的5倍；T

16、L和TL非放大的結果是秒脈沖的25倍。前者輸出的信號是后者的1/5。將定時器輸出的TY。TY非；TL。TL非分別作用于控制器的芯片74LS153中，在CLK脈沖置于芯片74LS74中會輸出高低變化的電平。控制器中的信號在送給由芯片74LS08組成的譯碼器后再通過電路中的指示燈和200歐的電阻從而得到交通燈的邏輯電路，這種電路的結果最終通過交通燈上的小燈的正常閃爍來實現。電路圖設計如圖1-9圖1-9譯碼器部分原理圖3.2.5顯示部分顯示部分由74LS48和共陰極七段數碼管組成，74LS48作為譯碼器，對74LS160的輸出信號進行譯碼，然后通過七段數碼管顯示出74LS160的計數。即交通燈需要顯

17、示的時間。其設計如圖1-9 圖1-9 由74LS48和數碼管組成的電路四、系統調試與結果（1）組裝調試秒脈沖電路。（2）進行定時電路的組裝和調試。當輸人1Hz的時鐘脈沖信號時，要求電路能進行增計時，當增計時到25時，能輸電有效的定時時間到信號。（3）調試交通燈控制器以及顯示部分。 （4）判斷各部分電路之間的時序配合關系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設計要求。最終調試如下：接上電源,便可以進行交通燈控制系統的仿真，電路默認把通車時間設為25秒，甲車道方向綠燈亮，行人車輛都可自由通行；乙車道方向車道的紅燈亮，車輛禁止通行。時間顯示器從預置的0秒，以每秒增1，增到25到0時，甲道的綠燈轉換為黃

18、燈，其余燈都不變。從增至5秒又到0后時甲車道的黃燈轉換為紅燈；乙車道的紅燈轉換為綠燈。如此循環下去。五、主要元件集成電路：NE551片 74LS1602片 74LS082片 74LS042片 74LS1532片 74LS742片 74LS482片 5106AS2片74LS201片（74LS04芯片含有4個非門，08、20芯片同上）電阻： 200歐姆9個 15K歐姆1個 68K歐姆1個 電容： 0.01uF1片 10uF2片其他：發光二極管6個六、結論1、能實現的功能   交通燈的狀態轉換和計時時間的顯示，基本能實現甲、乙道路直行和轉彎燈的顯示功能。2、不足之處   交通燈中沒有右轉燈，用的芯片太多。七、設計心得體會開始拿到題目的時候，不知道怎么去做,因為我是半途才開始學習數字電子技術的，基礎并不是很好。平常做實驗的時候都是一知半解。剛開始的時候我很迷惑，各種不懂與煩躁。后來慢慢的去查資料，去網上找相同的設計來看。慢慢的我開始有一點了解。在隊友的幫助，以及老師的指導與改