数字逻辑电路课程设计交通灯王韬

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1、獻穹迻精电珞镩趕试针设计课题：交通灯控制器班级：08通信工程（二）学号：080306231姓名：王韬指导教师：袁静2010年6月12日一.设计要求1.交通灯控制器概述当今信息社会的发展，几乎汽车深入到每个家庭了。对交通的压力尤其大，因此交通的管理是多么的重要。交通灯的知识不仅涉及到数字逻辑电路的设计，还涉及到Y运筹学，微分方程，线性规划，数学建模等知识点。在运筹学方面薛国兵老师曾今研究过。我在数学建模中也曾今分析过红绿灯吋间方面的设定问题，如何才能达到最优。这里先不谈这些。从数字逻辑电路的角度，设计交通灯电路，这展于硬件组合逻

2、辑设计（也可以叫做硬布线）。之后的软件设计就是建立在这个基础上的。对于现在的交通不用我说大家都明a交通灯控制器的重要性。2.设计电路的要求（需求分析）由一条主道和一条支道的汇合点形成的十字路口，两道上的车辆交替通过，为确保车辆的安全，迅速通行,在交叉路口耍求主车道和支车道两条交叉道的每个入口设置了红，绿，黄三色信号灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行;黄灯给行驶的车辆有吋间停靠到禁行线外。再通过题口和tl常的经验我们可以得到以下的结论。①用红，绿，黄，三色发光二极管作信号灯，主道红，绿，黄，绿（左拐）四个信号灯，支道红，绿黄三个

3、信号灯。②主干道和支道交替允许通行，主干道每次放行45秒，支道每次放行25秒。设计45秒和25秒计吋显示器电路。①为了方便主干道车辆进入支道，主干道放行45秒后，主干道亮红，绿（左）灯，支道亮红灯，主道的车辆可左拐进入支道，时间25秒，计时显示器电路。②在每次由绿灯或绿（左）灯转换为红灯的过程屮间，要亮5秒黄灯作为过渡时问，以使得行驶中的车俩有时问停到禁行线外，计时敁示电路。这样分析后我们就可以得到交通灯控制器的工作流程了：主道方向绿灯亮，支道方向红灯亮；主道方向黄灯亮，支道方向红灯亮；主道方向红灯绿左拐灯亮，支道方向红灯亮；

4、主道方A黄灯亮，支道方A红灯亮；主道方M红灯亮，支道方向黄灯亮。二.设计过程1.设计想法题目中宥主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，从这句话，就可以得出，设计吋必须冇计吋器，还要冇主控电路控制计吋器的信息并把这个信息传到显示器屮显示数字和控制红路灯的变化，另外还要设计一个脉冲号发生器来驱动计时器来工作。从这个需求分析可以，看出主控电路起着核心的作用，这个需要重点设计的。计时器和显示器是辅助的部件，基于以上的想法就可以试着设计交通灯控制器的实际电路了。但设计时还要制定一定的计划（可以用软件工程里的PERT计划审评技术来规

5、划总体的计划。很遗憾我在做课程设计吋没有制定计划使设计有些混乱）。2.总体设计方案和原理框图设计方案：更据我上面的描述我相信大家肯定已经猜到我要用什么器件了。系统主要由控制器，定吋器，显示器，昂码器，信号灯和秒脉冲号发牛器组成。其中控制器是核心部分，由它来控制定时器和译码器的工作；秒脉冲倍号发生器产生定时器和控制器所需的标准时钟倍号：译码器输出两路灯的控制信号；定时器是这个设计方案中的难点，要找到合适的元器件來分别实现三种不同吋间的定吋功能，并且尽可能的使其电路不过于复杂。45秒定吋器红黄绿绿（左）灶制电路总体框图红黄绿冲号牛

6、脉信发辦2.具体方案选定实现上述的框图的方案奋很多。经过权衡之后我还是选择Y，我们在数字电路中学到的知识，虽然这种方法比较繁琐了点，但很好理解，乂是自己学到的知识，所以设计出的可能性较大，另外还可以用单片机来实现，因为没学到所以只问其名，不知其设计的原理。所以用简单的计数译码芯片实现（741S161计数器异步清零清零状态为N同步置数清零状态为N-1,数字电路第六章冇专门论述，74LS138是集成译码器在数字电路4.4.2有论述。Multisim中的74Lsl38和741sl61和电子技术数字部分中的符号有些不同，但原理是和同的

7、，也可能是我其错了）。由秒发生器电路部分产生周期为一秒的矩形脉冲信号，经741sl61分频I；•可得到周期为五秒的脉冲信号，用此信号作为主控部分741sl61的输入控制脉冲，控制741S161计数，我们电路中用两块741sl61级联，并用异步淸零的办法将其做成17进制计数器。用此17位计数器的输出作为译码器741S138的地址输入，最后将得到的译码信息经过和应的门电路，即可达到控制交通灯的目的。显示部分所需脉冲直接采用555输出的秒脉冲，这样就可以使得显示与灯的控制在时间上达到同步。交通灯逻辑（译码）：NSR（红1）=Y0+Y

8、l+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7+Y8+Y9EWG（绿2）=Y0+Yl+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7EWY（黄2）=Y8+Y9EWR（红2）=Y1O+Y11+Y12+Y13+Y14+Y15+Y16NSG（绿1）:Y10+Y11+Y12+Y13+Y14NSY（黄1）