基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目 ： 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：院系：指導(dǎo)老師：目錄第一章 課題背景1.1 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)概要1.1.1 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的方法和步驟1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.2.1 交通燈的設(shè)計(jì)目的1.2.2 交通燈的設(shè)計(jì)要求 第二章 設(shè)計(jì)簡介及設(shè)計(jì)方案論述2.1 基本設(shè)計(jì)思路2.2 設(shè)計(jì)方案論述 第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1 時(shí)鐘信號(hào)電路3.2 主控制電路3.3 紅綠燈顯示電路3.4 譯碼電路 第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析4.1 觀察結(jié)果4.2 分析與檢查4.3 修改電路 設(shè)計(jì)心得摘要交通信號(hào)燈常用于 交叉路口，用來控制車的流量，提高交叉口車輛的 通行能力，減少交通事故

2、。交通燈控制 器主要由控制器 、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生 器、譯碼顯示電路及信號(hào)燈組成?？刂破饔?74LS153 與 74LS74 來實(shí)現(xiàn)， 時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器用 555 5多諧振蕩器 產(chǎn)生，計(jì)數(shù)器采用兩個(gè) 74160 來實(shí)現(xiàn)， 顯示電路經(jīng)過 74LS192 的倒計(jì)數(shù)、 七段顯示譯碼器 74LS47 及七段數(shù)碼顯 示器連接起來實(shí)現(xiàn)?？刂破魍ㄟ^ RT 對定時(shí)器進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字的 顯示及綠、黃、紅燈的轉(zhuǎn)換。第一章 課題背景1.1 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)概要1.1.1 電子技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方法和步驟在進(jìn)行一個(gè)設(shè)計(jì)電子電路系統(tǒng)任務(wù)之前， 我們應(yīng)該先對任務(wù)熟悉，應(yīng)該了解這任務(wù)是要實(shí)現(xiàn)什么功能， 并了解完成這個(gè)任務(wù) 需

3、要哪些元器件和芯片， 接著按要求設(shè)計(jì)各個(gè)分塊的電路， 將電 路連接并通過 Multisim 軟件將各個(gè)分塊電路連接在一起實(shí)現(xiàn)該 設(shè)計(jì)所要的目的和功能， 最后進(jìn)行實(shí)物操作并完成設(shè)計(jì)目的和要 求。一 要明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求 對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行具體的分析， 了解系統(tǒng)的指標(biāo)、 要求 及內(nèi)容，以明確要完成的任務(wù)。二方案的選擇先把系統(tǒng)要完成的任務(wù)分解為若干個(gè)單元電路， 并畫出一個(gè)能表示各個(gè)單元功能的整機(jī)原理圖 方案選擇是要根據(jù)自己掌握的知識(shí)和資料，針對系統(tǒng)提出的任 務(wù)、要求和條件，完成系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。在這過程要盡量是方案 的設(shè)計(jì)合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)。并且對方案要 不斷進(jìn)行可行性和優(yōu)缺點(diǎn)

4、的分析，最后設(shè)計(jì)出一個(gè)完整框圖。 三單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和器件選擇根據(jù)系統(tǒng)的指示和功能框圖， 明確各部分任務(wù)， 進(jìn)行單元電 路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件的選擇。1. 單元電路的設(shè)計(jì)單元電路指示整體的一部分， 只有把它做好的才能把整體做 好的。單元電路設(shè)計(jì)時(shí)要明確該單元的功能， 同時(shí)的注意它和前 后級(jí)之間的關(guān)系。具體設(shè)計(jì)時(shí)，可先操作熟悉的電路，其他的可 以在此基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新和改進(jìn)， 但是前提是保證性能要求。 而且 不僅單元本身設(shè)計(jì)要合理，還得考慮各個(gè)單元之間要互相配合。2. 參數(shù)計(jì)算為了保證單元電路能夠達(dá)到性能指標(biāo)，就需要用電子技術(shù) 的知識(shí)來計(jì)算有關(guān)的參數(shù)，比如：電容、電阻，放大的倍數(shù)，振 蕩頻

5、率的參數(shù)等， 只有利用原理和計(jì)算公式進(jìn)行正確的計(jì)算參數(shù) 才能保證滿足設(shè)計(jì)的要求。3. 器件的選擇集成電路的選擇根據(jù)電路功能、性能指標(biāo)選擇集成電路。 注意集成電路的功耗、電源電壓、工作速度是否滿足設(shè)計(jì)要求。 通過查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊，進(jìn)行元器件的選擇 。四、電路圖的繪制電路圖通常是在系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件 選擇的基礎(chǔ)上繪制的，它是電路組裝、調(diào)試和維修的依據(jù)。繪制 電路圖時(shí)，注意以下幾點(diǎn)：（1） 元器件布局合理、排列均勻、圖面清晰、便于閱讀。 （ 2） 注意信號(hào)流向。一般從輸入端或信號(hào)源開始，由左至右或 上至下按信號(hào)的流向依次畫出各單元電路， 而反饋通路的信號(hào)流 向則與此相反。（3）

6、圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)標(biāo)注。（4） 連線以直線為主，盡量少交叉和折彎。1.2 設(shè)計(jì)要求與任務(wù)1.2.1 交通燈的設(shè)計(jì)目的1、掌握交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；2、掌握常用的數(shù)字集成電路的功能和應(yīng)用，以及對一些常用的 芯片熟悉。1.2.2交通燈的設(shè)計(jì)要求 1、在嚴(yán)格具有主、支干道的十字路口，設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈自動(dòng)控制裝 置。要求：在十字路口的兩個(gè)方向上各設(shè)一組紅黃綠燈； 2、設(shè)置一組數(shù)碼管， 以倒計(jì)時(shí)的方式顯示允許通行或禁止通行時(shí)間。 紅（主： AR,支：BR）綠（主： AG，支： BG）黃（主： AY，支：BY ） 三 種 顏 色 燈 ， 由 四 種 狀 態(tài) 自 動(dòng) 循 環(huán) 構(gòu) 成AG(BR) AY(BR

7、) AR(BG) AR(BY); 并要求不同狀態(tài)歷時(shí)分別為：AG(BR):30 秒， AR(BG):20 秒， AY(BR),AR(BY):5 秒。 第二章設(shè)計(jì)簡介及設(shè)計(jì)方案論述 一基本設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)方案論述系統(tǒng)由時(shí)鐘信號(hào)電路、主控制器、譯碼顯示器、信號(hào)燈顯 示器四大部分組成。 其中之中信號(hào)電路用于給各個(gè)組成部分 提供定時(shí)信號(hào)，使相應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光。譯碼顯示器在控 制器的控制下， 改變交通燈信號(hào)，分別產(chǎn)生三種倒計(jì)時(shí)時(shí)間 顯示， 控制器根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)電路產(chǎn)生的信號(hào)， 進(jìn)行狀態(tài)間的 轉(zhuǎn)換，使顯示器的顯示發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)變。 第三章詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1 時(shí)鐘信號(hào)電路時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路主要由 555 定時(shí)器組成震

8、蕩器， 產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號(hào)，送到狀態(tài)產(chǎn)生電路， 狀態(tài)產(chǎn)生電路根據(jù)需要產(chǎn)生秒脈沖，電路圖如下圖所示：3.2 主控制電路選用兩個(gè)觸發(fā)器 T0和 T1 作為時(shí)序寄存器產(chǎn)生四種狀態(tài)來控制整個(gè)電路的顯示 四種狀態(tài)依次為 AG(BR) AY(BR) AR(BG) AR(BY)3.3 紅綠燈顯示電路紅綠燈顯示也是表示電路所處狀態(tài)，其主控電路的狀態(tài)一一對應(yīng)，受到 主控電路控制，即主控電路的輸出決定了主干道和支干道的紅綠燈的亮滅情 況。如亮用 1 表示，滅用0 表示，則有:根據(jù)上表，寫出狀態(tài)方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)方程為：n+1 n n n n n nQ1 =Q1 Q0 TY + Q 1 Q0 + Q 1 Q0 TY

9、n+1 n n n n n nQ0 = Q 1 Q 0 TL + Q 1 Q 0 + Q 1 Q0 TSST= Q 1nQ0nTL + Q 1nQ0nTY + Q 1nQ0nTY + Q 1nQ0nTS所以，AR =Q1/Q2+/Q1Q2, AY=/Q1/Q2, AG=Q1Q2;BR=/Q1/Q2+Q1Q2, BY= Q1/Q2, BG= /Q1Q2.電路圖如圖3.4 譯碼電路四種狀態(tài)（ Q0,Q1）來作為芯片 74LS139的輸入端，再配合 74LS04和 74LS32等門電路來實(shí)現(xiàn)對各個(gè)燈的控制。四設(shè)計(jì)結(jié)果及分析 將電路的各元器件接好后給電路通電， 各器件基本能正常運(yùn)行， 數(shù)碼 管會(huì)出現(xiàn)亂

10、碼現(xiàn)象 （基本能按順序正常顯示， 只是中間會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)不 正常的數(shù)字）、數(shù)碼管顯示偏暗。經(jīng)過分析與查找資料得知只要在譯 碼芯片的電源兩端加一個(gè)電容數(shù)碼管便可正常顯示。設(shè)計(jì)心得： 通過本次實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)使我對數(shù)電知識(shí)有了更加深入的了解， 也將其運(yùn) 用到了實(shí)際中來， 明白了學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)的意義， 也達(dá)到了其培養(yǎng) 的目的。在設(shè)計(jì)過程中，我們也遇到了很多挫折，不過我們最終都一 一克服了， 通過努力解決了問題， 使我明白了和他人共同合作的重要 性。也讓我明白了成功就是在不斷摸索中前進(jìn)實(shí)現(xiàn)的， 遇到問題我們不能灰心、煩躁，甚至放棄，而要靜下心來仔細(xì)思考，分部檢查，找出最終的原因進(jìn)行改正， 這樣才會(huì)有進(jìn)步， 才會(huì)

11、一步步向自己的目標(biāo) 靠近，才會(huì)取得自己所要追求的成功芯片介紹：74LS192芯片。 74LS192為加減可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器， CPU端是加計(jì)數(shù) 器時(shí)鐘信號(hào)，CPD是減計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào) RD=1 時(shí)無論時(shí)鐘脈沖狀態(tài)如何， 直接完成清零功能。 RD=0， LD=0 時(shí)，無論時(shí)鐘脈沖狀態(tài)如何，輸入 信號(hào)將立即被送入計(jì)數(shù)器的輸出端，完成預(yù)置數(shù)功能。其功能表如下表所示 :表 5 74LS192 功能表CPU工作狀態(tài)CPDRDLDXX00置數(shù)110加計(jì)數(shù)100減計(jì)數(shù)XXX1清零0 CD4060 芯片。 CD4060 芯片為十四位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器（分頻 器），可以用晶體振蕩器與該芯片直接相接， 再加上電阻和電容，

12、 就可得到穩(wěn)定的頻率。其管腳圖如下圖所示：VCC Q10 Q8 Q9 CR CP1 CP0 CP0CD4060Q12 Q13 Q14 Q6 Q5 Q7 Q4 GND3.74LS153 是四選一數(shù)據(jù)選擇器，其管腳及功能表如下：圖 8 74LS153 的電路圖A1A0D0 D174LS153D2 D3A1A0Y00D001D110D211D3表 6 74LS153 功能表：D 觸發(fā)器的邏輯符號(hào)及功能表如下：QDCPQ輸入輸出DCPQX0QnX1Qn0011表7 D觸發(fā)器的功能表雙 D 觸發(fā)器的功能表SDRDCP輸入輸出SDRDDQ0X110X01111110011X0Qn11x1QnQQ表八雙D觸發(fā)器的功能表CPXX元器件明細(xì)表如下表 9：表 9 元器件明細(xì)表序號(hào)名稱型號(hào)參數(shù)數(shù)量備注1電阻47062電阻22M13電容22PF14電容0-5