数字电子技术课程设计之交通灯控制系统

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1、数字电子技术课程设计之交通灯控制系统专业班级：物联网112指导教师：陈际组成员：王海超、殷修修、张天一一、内容摘要二、设计内容与要求三、方案分析四、原理图设计4、1信号灯控制器电路4、2信号灯译码器电路4、3计时器系统4、4显示译码器4、5LED七段数码管4、6555振荡器组成的秒脉冲电路五、整体电路图以及工作原理六、参考文献一、内容摘要电路通过两个D触发器组成的四进制级数器和由与非门组成的译码器来控制主干道和支干道红、绿、黄灯的状态变化，从而达到疏通车辆安全顺利通过十字路口，有555计时和电容电阻组成的秒脉冲发生器，计时器由两个74LS190计数器构成，分别用于计时的十位和个位，显

2、示译码器把74LS190输出的BCD码译成七位二进制代码通过七段数码管显示出相应的十进制数。二、设计内容与要求为了确保在十字路口车辆安全顺利的通过，在交叉路口设置红、绿、黄三种信号灯，红灯亮时禁止通行，绿灯亮时允许通行，黄灯亮时给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。任务和要求：1、在主干道和支干道之间交替放行，主干道每次放行50秒，支干道每次放行40秒。2、每次绿灯亮变红时，黄灯先亮4秒，而原红灯不变。3、用十进制数显示放行与等待时间。三、方案分析方案一、用数电电子技术来实现交通灯的控制1、交通灯控制系统原理框图如图1-1所示主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成，秒

3、脉冲发生器是系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路驱动信号灯工作，控制器是系统的主要成分，由它控制定时器和译码器工作。图1-1系统的原理框图（1）图中主干道绿灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上的车辆允许通行，支干道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。  （2）主干道黄灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，支干道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔时，控制器发出状态转换信号T，转到下一工作状态。  （3）主干道红灯亮，支干道黄灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上的车辆允许通

4、行，绿灯亮足规定的时间间隔时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。  （4）主干道红灯亮，支干道黄灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔时，控制器发出状态转换信号，系统又转换到第（1）种工作状态。  方案二、使用单片机技术来实现交通灯的控制用单片机技术来实现交通灯的控制是很容易实现的，而且电路可靠性也很高，这里就不详细介绍了。四、原理图设计4.1 控制器  控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。十字路口车辆运行情况只有四种可能，实现这四个状态电路可以使用两个D触发器组成一

5、个四进制计数器采用两片74LS74即可实现。74LS74功能表输入输出预置清零时钟数据QQ非PRECLRCLKD01xx1010xx0100xxQ*Q*11↑11011↑001110xQ0Q0非D触发器的状态方程为Q*=Q非，load每输入一个时钟脉冲Q0的状态改变一次U7A将load输入的时钟脉冲二分频后送给U7B，即load每四个脉冲U7A和U7B的状态回到原来的状态，即四进制计数器。4、2信号灯驱动电路主、支干道上红黄绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态，他们之间的关系见真值表。对于信号灯的状态，1表示灯亮，0表示灯灭，列出信号灯的真值表：用发光二极管模拟信号灯的工作状

6、态，根据逻辑函数表达式画出的电路图如图1.2所示。因为门电路带灌电流负载负载的能力强，故设计成门电路输出低电平时，相应的发光二极管亮。图1.24、3计时系统74LS90具有可对8421BCD进行计数，可逆计数，有联级脉冲输出，可由送数控制进行异步置数，并行输出，可联级到n位应用等功能，所以可以用74LS190作为计时系统的计时器。计时系统由两片74LS190构成的计数器，74HC00和74HC04构成的置数，状态转换信号输出电路组成。如图1.3所示。两片74LS190组成两位十进制减法计数器，当计数器状态为零时，U5C输出信号load，作为置数控制信号，将置数译码器输出的数据送入计数

7、器。load送入状态计数器74LS74，作为状态计数器的时钟脉冲。图1.34、4显示译码器4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码---七段码译码器，特点：具有BCD转换，消隐和锁存控制，七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。4511是一片CMOSBCD——锁存/7段译码/驱动器，引脚排列如图所示。其中abcd为BCD码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器