數(shù)電交通燈課設(shè)

1、緒論緒論伴隨著社會的發(fā)展以及人類生活水平的提高,汽車的數(shù)量在不斷的增加,交通的問題日益突出，單單依靠人力來指揮交通已經(jīng)不可行了,所以，設(shè)計交通燈來完成這個需求就顯的越加迫切了.為了確保十字路口的行人和車輛順利、暢通地通過,往往采用電子控制的交通信號來進行指揮。交通信號燈作為一個用來指揮車輛順利、暢通通過十字路口的裝置與我們的生活緊密的聯(lián)系在一起。設(shè)計交通燈控制電路的方法有很多種，由于數(shù)字電子技術(shù)的邏輯性很強，用它來設(shè)計交通燈的控制電路非常方便。而且數(shù)字電子技術(shù)芯片只要在一定的范圍內(nèi)輸入，都能得到穩(wěn)定的輸出，調(diào)試簡單，電路的工作也比較穩(wěn)定。緒論這次我們設(shè)計的交通燈控制電路就是通過基本的一些數(shù)字芯

2、片組合來對十字路口交通燈的六個不同信號燈的控制，另外還加以倒計時直觀顯示。這個電路的設(shè)計看似起來比較復(fù)雜，但它也是由一些基本的電路組成。只要將實現(xiàn)整個電路的基本設(shè)計思路和方案確定下來，畫出方框圖再對個功能方框的電路進行設(shè)計，一步步突破，最后整理設(shè)計出整個電路的原理圖來。在此緒論對電路的詳細設(shè)計過程總體概括一下：首先，畫出設(shè)計的控制電路的方框圖。其次，對各功能電路的實現(xiàn)進行論證介紹。再次，對各功能電路的設(shè)計進行詳細的介紹。至此這次的課程設(shè)計也就完成了，但對電子知識和技能的學(xué)習(xí)與探索將永不停止。第一章第一章 設(shè)計任務(wù)及設(shè)計目的設(shè)計任務(wù)及設(shè)計目的1.1 設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)1.2 設(shè)計目的設(shè)計目的1.1

3、.1 1 設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù) （交通燈的控制電路的主要功能）（交通燈的控制電路的主要功能）設(shè)計一個十字路口交通信號燈控制器，其主要功能要求如下：設(shè)計一個十字路口交通信號燈控制器，其主要功能要求如下：（1 1）甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運）甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，行， 每次通行時間都設(shè)為每次通行時間都設(shè)為2525秒。秒。（2 2）每次綠燈變紅燈時，黃燈先亮）每次綠燈變紅燈時，黃燈先亮5 5秒鐘，才能變秒鐘，才能變換運行車道。換運行車道。（3 3）黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次。）黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次。（4 4）十字路口有數(shù)字顯示燈亮?xí)r間，要求燈亮?xí)r間）十字路口

4、有數(shù)字顯示燈亮?xí)r間，要求燈亮?xí)r間 以秒為單位作減計數(shù)；以秒為單位作減計數(shù)；。圖2 時序工作流程圖1.2 設(shè)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PCB板結(jié)構(gòu)及其接線方法。（4）了解數(shù)字交通燈控制電路的組成及工作原理。（5）學(xué)會用仿真軟件對設(shè)計的原理圖進行仿真。（6）熟悉數(shù)字交通燈控制電路的設(shè)計與制作。第二章第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)方案設(shè)計 2.1設(shè)計概述 2.2交通燈邏輯分析 系統(tǒng)由秒脈沖信號發(fā)生器、定時器、控制器、譯碼顯示器、信號燈顯示器五大部分組成。其中秒脈沖信號發(fā)生器用于給各個組成部分提供脈沖信號，通過定時器向控制器發(fā)出三種定時信號，使相應(yīng)的

5、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，產(chǎn)生倒計時時間顯示，控制器根據(jù)定時器的信號，進行狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，使顯示器的顯示發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)變。2.12.1系統(tǒng)概述：系統(tǒng)概述：2.2交通燈邏輯分析： 圖1表示甲車道和乙車道的十字路口交通燈系統(tǒng)，每條道路設(shè)一組信號燈，每組信號燈由紅、黃、綠3個燈組成，綠燈表示允許車輛通行，紅燈表示禁止通行，黃燈為過渡燈，表示該車道上已過停車線的車輛繼續(xù)通行，未過停車線的車輛禁止通行。東西南北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。時間區(qū)間是從TY=1到TL=1這段時間區(qū)間。TY ：表示黃燈亮的時間間隔為5秒。時間區(qū)間是

6、從TL=1到TY=1這段時間區(qū)間。ST ：表示定時器到了規(guī)定的時間30秒后，由定時器的TC發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，由它控制定時器開始下一個工作狀態(tài)的定時。交通燈控制器的控制過程分為四個階段，對應(yīng)的輸出有四種狀態(tài)，分別用S0、S1、S2、S3表示。S0狀態(tài)：甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮，此時甲車道允許車輛通行，乙車道禁止車輛通行。當(dāng)甲車道綠燈亮夠規(guī)定的時間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，系統(tǒng)進入下一個狀態(tài)。S1狀態(tài)：甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮，此時甲車道允許超過停車線的車輛繼續(xù)通行，而未超過停車線的車輛禁止通行，乙車道禁止車輛通行。當(dāng)甲車道黃燈亮夠規(guī)定時間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，系統(tǒng)進入下一個狀態(tài)。S3

7、狀態(tài)：甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。此時甲車道禁止車輛通行，乙車道允許車輛通行，當(dāng)乙車道綠燈亮夠規(guī)定時間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，系統(tǒng)進入下一個狀態(tài)。S2狀態(tài)：甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。此時甲車道禁止車輛通行，乙車道允許超過停車線的車輛通行，而未超過停車線的車輛禁止通行。當(dāng)乙車道紅燈亮夠規(guī)定的時間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，系統(tǒng)進入下一個狀態(tài)-S0狀態(tài)。第第3 3章章 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 3.1 秒脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器3.2 3.2 定時器的設(shè)計定時器的設(shè)計3.3 3.3 控制器的設(shè)計控制器的設(shè)計3.4 3.4 顯示電路的設(shè)計顯示電路的設(shè)計3.1 秒脈沖發(fā)生器 秒脈沖發(fā)生器由N

8、E555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(dāng)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(wěn)定。如圖1-4所示， R9=68K、C3=10uF組成一個串聯(lián)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(nèi)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。3.2 定時器的設(shè)計：用74LS190直接構(gòu)成減法計數(shù)器，時鐘脈沖上升沿到來時，在控制信號ST的作用下，計數(shù)器以減計數(shù)向控制器提

9、供TY、TL的時間信號。74LS190是同步十進制可逆計數(shù)器，用它進行減計數(shù)與數(shù)字顯示倒計時相符合。74LS190可以級聯(lián)，只需要2片即可向控制器提供TL、TY的信號，當(dāng)兩個芯片同時減數(shù)到0時會再次產(chǎn)生ST信號重新開始倒計時。倒計數(shù)可在數(shù)字顯示電路中實現(xiàn)。如圖3.2所示。 圖中U4為個位計數(shù)器，U2為十位計數(shù)器。U4由555定時器供給其脈沖。當(dāng)其從9計數(shù)到0時，進位端產(chǎn)生一個高電平，隨即有一個上升沿，供給U2做時鐘脈沖，此時U2計數(shù)減一，實現(xiàn)兩片芯片的級聯(lián)。由于整個電路是從30計數(shù)，減一到01，再恢復(fù)至30，重新開始計數(shù)，所以，芯片由二者的TC共同與非再置數(shù)。輸入分別為0000（0）和0011

10、（3）。3.3 控制器的設(shè)計用四選一數(shù)據(jù)選擇器和用四選一數(shù)據(jù)選擇器和D觸發(fā)器實現(xiàn)。觸發(fā)器實現(xiàn)。數(shù)數(shù)據(jù)選擇器用據(jù)選擇器用74LS153，觸發(fā)，觸發(fā)器用器用74LS74。設(shè)計中將觸發(fā)器的輸出看作邏輯變量，將。設(shè)計中將觸發(fā)器的輸出看作邏輯變量，將TL、 TY看作輸看作輸入信號，按照由數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)的方法實現(xiàn)以上三個邏輯函數(shù)，入信號，按照由數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)的方法實現(xiàn)以上三個邏輯函數(shù)，并將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值加到數(shù)據(jù)選擇器的選擇變量端，數(shù)據(jù)選擇器的輸入并將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值加到數(shù)據(jù)選擇器的選擇變量端，數(shù)據(jù)選擇器的輸入端信號可以根據(jù)狀態(tài)方程和轉(zhuǎn)換信號方程得出。就可得到控制器的原理端信號可以根據(jù)狀態(tài)方程

11、和轉(zhuǎn)換信號方程得出。就可得到控制器的原理圖，觸發(fā)器的時鐘輸入端輸入秒脈沖。圖，觸發(fā)器的時鐘輸入端輸入秒脈沖。nQ1nQ011nQ系統(tǒng)的輸出是在下圖中的74LS74D中的1Q-1Q和2Q-2Q驅(qū)動下的六個發(fā)光二極管，3.4 3.4 數(shù)字電路的設(shè)計數(shù)字電路的設(shè)計S t= 采用74LS190進行減計數(shù)，然后將輸出通過7448接到七段顯示譯碼器上。7448是用來驅(qū)動共陰數(shù)碼管的。如圖3.4所示。心得體會 這次課程設(shè)計歷時一個星期。通過這一個星期的課程設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了自己的很多缺點與不足，自己知識的漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。 在連接電路之前，我們必須查閱好各個芯片的引腳圖，知道一個芯片共有幾個引腳，哪個引腳該接什么。最后，在焊接的時候，一定要細心，不能夠三心二意，因為線比較多，所以一定要全神貫注。結(jié)果出不來，不要急躁；看到其他同學(xué)提前完成設(shè)計了，不要急躁；當(dāng)找不到問題所在處時，也不要急躁?？偠灾?，就是得靜下心來，不急不躁，慢慢檢查，慢慢體會。 本次課程設(shè)計也讓我加深了