交通燈課程設(shè)計簡易交通燈控制電路

1、簡易交通燈控制電路簡易交通燈控制電路摘 要 在現(xiàn)代城市中，人口和汽車日益增長，市區(qū)交通也日益擁擠，人們的安全問題也日益重要。因此，紅綠交通信號燈成為交管部門管理交通的重要工具之一。有了交通燈人們的安全出行有了很大的保障。 自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)，設(shè)計方法也變得多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。在該設(shè)計中，利用學(xué)過的數(shù)電知識，將交通燈的控制信號通過倒計時計數(shù)器，傳遞給交通顯示燈和時間顯示器，來控制整個十字路口的交通運行情況。其中秒脈沖是利用ne555來產(chǎn)生的，倒計時計數(shù)器是用計數(shù)器74ls192來設(shè)計的，另外還有74ls138 設(shè)計的黃燈控制電路，jk觸發(fā)器設(shè)

2、計的信號燈控制電路，七段譯碼顯示器設(shè)計的時間顯示器。這些部分共同構(gòu)成一個完整的交通燈控制電路，來實現(xiàn)交通燈的自動化控制。 關(guān)鍵詞 倒計時減計數(shù)器/jk觸發(fā)器/七段譯碼顯示器/數(shù)據(jù)分配器201 工作原理1.1 設(shè)計分析根據(jù)設(shè)計任務(wù)與要求,我們可以知道這個交通燈的設(shè)計不分主次干道,兩個方向的時間是相同的,東西方向通行30s,南北方向通行30s,這就要求我們要有兩個計數(shù)器,根據(jù)我自己的經(jīng)驗,東西方向通行30s完,倒計時數(shù)字顯示器會顯示到0,然后切換到南北方向通行30s完之后, 倒計時數(shù)字顯示器也會顯示到0，然后切換到東西方向,這樣如此循環(huán)。這樣的話我們就要設(shè)計一個31進(jìn)制計數(shù)器。根據(jù)我們所學(xué)的知識,

3、可以用兩片74ls192芯片來構(gòu)成對應(yīng)進(jìn)制的計數(shù)器。我們可以用利用jk觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)功能來實現(xiàn)紅綠燈的轉(zhuǎn)換;當(dāng)然當(dāng)每個方向倒計時只有2s時,黃燈閃,一直到0為止,由于黃燈是當(dāng)兩個計數(shù)器倒計時到2時開始閃,我們就可以在此時發(fā)出一個脈沖然后一直保持到0;另外設(shè)置一個緊急開關(guān),我們可以在出現(xiàn)緊急情況時使用清零端使之清零,并且紅燈直接接到電源,使之一直處于亮的狀態(tài)。方案一： 首先給倒計時計數(shù)器即74ls192進(jìn)行預(yù)置數(shù),通過秒脈沖源發(fā)生器發(fā)送秒脈沖,此時倒計時器開始倒計時,驅(qū)動時間顯示器顯示,并且交通燈也正常運行,當(dāng)?shù)褂嫊r器計時到2s時,我們當(dāng)然同時可以在時間顯示器上看到,這時倒計時器驅(qū)動黃燈控制器,使

4、正在亮綠燈方向的黃燈閃爍,當(dāng)?shù)褂嫊r器計時到0時,它將驅(qū)動信號控制器（jk觸發(fā)器）來改變交通燈的顯示。如此往復(fù)循環(huán)。方案二：由555定時器設(shè)計的計時器,來驅(qū)動交通燈選擇器控制交通燈的顯示,當(dāng)一個方向的計數(shù)完成之后會產(chǎn)生一個脈沖,給通道選擇器,然后通道選擇器驅(qū)動交通燈選擇器控制交通燈的顯示,如此往復(fù),其中555定時器是由電阻和電容來控制定時時間,其中的黃燈控制器就可用一個數(shù)據(jù)分配器74138來選擇所需電阻的大小來控制,通道擇器就可用兩個jk觸發(fā)器構(gòu)成一個四進(jìn)制的計數(shù)器,其中兩個輸出端就可以來作為交通燈選擇器74138的輸入。通過這兩個方案的對比,由第二個方案用的是555定時器來計時,所以無法顯示倒

5、計時的時間,并且在出現(xiàn)緊急情況后恢復(fù)正常時也不能通過緊急開關(guān)切換哪個方向先通行。我覺得第一個方案更符合我們的實際要求,所以我選擇了第一個方案。1.2 工作原理 倒計時計數(shù)器信號燈控制電路黃燈控制器交通顯示燈時間顯示器緊急開關(guān)秒脈沖源圖 1.2 交通燈控制電路原理圖 2 單元電路設(shè)計21 倒計時計數(shù)器這里是采用兩片74ls192芯片來構(gòu)成31進(jìn)制計數(shù)器,控制個位數(shù)字的74ls192的控制端接1hz的脈沖輸入,其中輸入端d1c1b1a1 d0c0b0a0預(yù)置為0011 0000，使得剛開始計數(shù)時時間顯示器顯示數(shù)字31；而兩個片子的8個輸出端接到一起，一方面要經(jīng)過一個與門和一個非門，接到j(luò)k觸發(fā)器的

6、控制端，來控制交通顯示燈的轉(zhuǎn)換，另一方面要經(jīng)過一個與門接到控制十位數(shù)字和各位數(shù)字顯示的74192的置數(shù)端，當(dāng)輸出為0000 0000時，則置數(shù)端為0，要重新進(jìn)行置數(shù)，使得時間顯示器重新顯示為31；當(dāng)輸出為0000 0010時，由于74138數(shù)據(jù)分配器開始工作，產(chǎn)生脈沖，進(jìn)而來控制黃燈的閃爍，使得在時間顯示為2秒的時候黃燈亮?？刂剖粩?shù)字的74192的減計數(shù)控制端接控制個位數(shù)字的74192的借位輸出端bo，而控制各位數(shù)字的74192的的控制端要接到秒脈沖源上。兩個74192的清零端都接在緊急開關(guān)的一端。圖2.1 倒計時計數(shù)器原理圖2.2 黃燈控制電路這里是采用數(shù)據(jù)分配器74ls138，該芯片的輸

7、入端a、b、c 分別接倒計時計數(shù)器電路圖中的控制個位數(shù)字的74192的輸出端qa、qb、qc，為了保證顯示器只在倒計時時間為0到2秒時黃燈才亮，應(yīng)把74138的使能端g1由倒計時計數(shù)器中的控制十位數(shù)字的74192的輸出端都接一個非門與由倒計時計數(shù)器中的控制個位數(shù)字的74192的輸出端qbqa的非接到一個與門上，然后3個輸出端y0、y1、y2都分別經(jīng)過一個非門后都接入一個或門，那么或門的輸出端接到黃燈輸入端，就可以實現(xiàn)對黃燈的有效控制。 圖2.2 黃燈控制電路原理圖2.3 信號燈轉(zhuǎn)換電路信號燈轉(zhuǎn)換器是用來實現(xiàn)對紅黃綠燈在相應(yīng)時刻狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制，即一個jk觸發(fā)器，其中j、k端都同時接高電平，即構(gòu)成

8、了一個t觸發(fā)器，目的就是實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)功能：當(dāng)?shù)褂嫊r計數(shù)器的輸出由0000 0000到重新置數(shù)位0011 0000時，jk觸發(fā)器的時鐘脈沖正好為下降沿，此時觸發(fā)器可以翻轉(zhuǎn)，紅燈和綠燈將要由原來的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另外一種狀態(tài)。其時鐘輸入端是由倒計時計數(shù)器中的兩片74192的八個輸出端經(jīng)過一個與門，然后經(jīng)過一個非門接入。圖2.3 信號燈控制電路原理圖 2.4 交通燈顯示電路一個方向的紅燈由信號燈轉(zhuǎn)換電路的反向輸出端q非和一個緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個或門接入，黃燈是由信號燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端q和一個緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個非門以及一個黃燈控制電路的輸出端經(jīng)過一個1hz的脈沖源,這三個輸出端再經(jīng)過一個與門接入，

9、綠燈由信號燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端q和一個緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個非門，這兩個輸出端再經(jīng)過一個與門接入；另一個方向的紅燈由信號燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端q和一個緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個或門接入,黃燈是由信號燈轉(zhuǎn)換電路的反向輸出端q非和一個緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個非門以及一個黃燈控制電路的輸出端經(jīng)過一個1hz的脈沖源,這三個輸出端再經(jīng)過一個與門接入,綠燈由信號燈轉(zhuǎn)換電路的反向輸出端q和一個緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個非門,這兩個輸出端再經(jīng)過一個與門接入。見下圖：圖2.4 交通燈顯示電路原理圖2.5 緊急開關(guān)該開關(guān)這里用的是單刀雙擲開關(guān),一端就是接入每個交通燈,直接接紅燈,其它燈是經(jīng)過了一個非門接入,該端還

10、接入到倒計時計數(shù)器兩片74192的清零端.另一端是不起作用,其實也可以用一個單刀單擲開關(guān),該開關(guān)能夠在發(fā)生緊急事件時使得紅燈全亮，且此時時間顯示器和計數(shù)器都不將工作。 圖2.5 緊急開關(guān)2.6 脈沖發(fā)生器 圖2.6 脈沖發(fā)生器電路原理圖3 元器件清單3.1 元器件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注1ne5551hz/501脈沖發(fā)生器274ls1922計數(shù)器3cl-51614四輸入紅色數(shù)碼管474ls1121jk觸發(fā)器5cd407828輸入或門6cd4073b23輸入與門77hc08n22輸入與門8cc407132輸入或門974ls04d10非門10741381數(shù)據(jù)分配器11lh61rgy1728

11、模擬交通燈表3.1 元器件清單3.2 元器件管腳和功能表3.2.1 74ls192圖3.2.1 74lsl92的管腳圖表3.2.1 74ls192的管腳注解借位輸出端（低電平有效）進(jìn)位輸出端（低電平有效）cpd減計數(shù)時鐘輸入端（上升沿有效）cpu加計數(shù)時鐘輸入端（上升沿有效）cr異步清零端（高電平有效）d0d3并行數(shù)據(jù)輸入端 異步并行置入控制端（低電平有效）q0q3輸出端（q0是低位）3.2.2 74ls138 圖3.2.2 74ls138管腳圖表3.2.2 74ls138的功能表3.2.3 cc4511圖3.2.3 cc4511的管腳圖表3.2.3 cc4511的功能表輸 入輸 出ledcb

12、aabcdefg顯示字形××0××××1111111×01××××0000000消隱0110000111111001100010110000011001011011010110011111100101101000110011011010110110110110110001111101101111110000011100011111110111001111001101110100000000消隱01110110000000消隱01111000000000消隱01111010000000消

13、隱01111100000000消隱01111110000000消隱111××××鎖 存鎖存4 總原理圖5 報告總結(jié)經(jīng)過兩周的努力，我終于完成關(guān)于交通燈控制電路的電子課程設(shè)計，通過兩周不斷的查資料讓我積累了許多實際操作經(jīng)驗，已初步掌握了數(shù)電的應(yīng)用技術(shù)，以及數(shù)字電路的知識和有關(guān)器件的應(yīng)用，我深刻體會到了數(shù)子電路技術(shù)對當(dāng)今現(xiàn)代社會的重要作用。 經(jīng)過這次設(shè)計，我學(xué)會了許多東西，學(xué)會了嚴(yán)密的思考，構(gòu)想及怎樣把計劃付諸于實際行動之中。同時與社會的不斷高速發(fā)展的步伐相比，我認(rèn)識到自己所學(xué)的知識和技能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，有些實際性的問題還不能夠解決，缺少很多有實際運用價值的知識

14、儲備，缺乏應(yīng)有的動手解決實際問題的能力，缺乏些高效利用及篩選大量資料的能力，缺乏資源共享及應(yīng)有的團隊合作精神，有待進(jìn)一步提高，我應(yīng)當(dāng)學(xué)好自己的專業(yè)知識以適應(yīng)不斷發(fā)展的社會。在這次課程設(shè)計中，我學(xué)會了如何有效的利用網(wǎng)絡(luò)資源及圖書館的藏書，找到了幾個很不錯的專業(yè)網(wǎng)站，為以后的查閱專業(yè)方面的信息和相互之間的交流打下了堅實的基礎(chǔ)，學(xué)會了如何看電路圖，識別電路圖，提高了自己的專業(yè)技能，同時也培養(yǎng)了自己獨立解決實際問題的能力，也培養(yǎng)了自己認(rèn)真和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，收到了很大的啟發(fā)，為以后的工作積累了些寶貴的經(jīng)驗。我認(rèn)為，積極地參與電子課程設(shè)計，不僅可以充分的體會到自己動手實踐的樂趣，獲得哪怕是前進(jìn)一小步時候的

15、那種成功的喜悅，還有以下的幾點收獲： 一方面有利于我們學(xué)習(xí)能力的提高。這里所說的學(xué)習(xí)能力包括獲取資料的能力、理解前人思路的能力、系統(tǒng)設(shè)計能力、動手能力、表達(dá)能力等很多方面。另一方面有利于我們心理素質(zhì)的鍛煉。電子課程設(shè)計時間決定了設(shè)計結(jié)果的產(chǎn)生會有很大的不確定性，一個極其偶然的失誤都會導(dǎo)致最終的不理想結(jié)果，因此需要制作者具備良好的心理素質(zhì)，全心全意投入制作中。結(jié)束語這次的課程設(shè)計激發(fā)了我對電子設(shè)計的興趣。曾經(jīng)我對我們專業(yè)是一片迷茫，但是通過這次課程設(shè)計，通過親自制作電子小作品以及寫總結(jié)報告時在網(wǎng)上看到的各種各樣有關(guān)電子方面的小文章，我似乎隱約了解了一些電子專業(yè)的未來的發(fā)展方向。這種感悟，這種興趣

16、的來源只靠平時上課老師的說教是肯定不可能領(lǐng)悟到的。此時此刻，我的內(nèi)心有一種無法抑制的沖動，就是想自己再創(chuàng)作一個小作品，例如數(shù)字電子鐘，原理和數(shù)字電壓表有很多近似的地方。這一次要獨立思考，自己設(shè)計電路，我想只有這樣，才能達(dá)到我們做課程設(shè)計的目的。我們做的課程設(shè)計雖說簡單，功能有些單一，但作為初學(xué)者，面對自己的這點微不足道的小成功，內(nèi)心的興奮是不言而喻的。因為它畢竟是我們第一次運用所學(xué)知識，把理論同實踐向結(jié)合，自己親手做出來的一件小作品。其實對于初學(xué)者，又何必有太多的苛求？只要我們努力了，只要我們通過自己制作的小作品感受到成功的喜悅，并因此激發(fā)起了對電子設(shè)計的興趣，這也許就足夠了。我想，我們未來的路還很長，帶著這份興趣及求知欲望，未來的成功就不會遙遠(yuǎn)。致 謝 在此次的電子課程設(shè)計中，我很感謝我的室友和班級同學(xué)，每當(dāng)有疑問的時候，我們都能夠互幫互助，盡力為對方解答，在寢室大家借給我參考資料和電腦使用，所以才讓我的課程設(shè)計顯得順利了一些。班里的同學(xué)也在盡力幫助我，尤其是在我的設(shè)計文檔被損壞之后，心里很著急，是同學(xué)們一邊幫我打開文檔，另一方面又重新給我找思路和方法，讓我沒有放棄，最終完成了課程設(shè)計的內(nèi)容。在使用電子設(shè)計軟件的時候，因為沒有學(xué)過，在使用過程中遇到了很多的問題，也是身邊