数电课程设计...doc

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1、2011-2012学年第二学期数字电子技术基础课程设计学院材料与能源学院姓名专业班级指导教师陈国鼎2012年6月22日交通灯控制电路设计一、设计目的1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。二、设计任务与要求1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，主干道亮绿灯时间为30秒。而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯，支干道亮绿灯20秒。3.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，设置5s计时显示电路。主干道亮黄灯的时候支道亮

2、红灯，同样，支干道亮黄灯的时候主干道亮红灯。4.主干道和支干道分别设置2组LED数码管以倒计时的方式显示当前灯亮的时间。三、原理电路和程序设计（1）方案比较方案一：用数字电子技术来实现交通灯控制   交通灯控制系统的原理框图如图1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该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，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。图中：　　TL:表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常

3、通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。　　TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。　　ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。　　                  图1系统的原理框图交通灯控制器（1）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TL时，控制器发出状态信号ST，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

4、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TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。　　（3）主干道红灯亮，支干道绿灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，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，支干道上位过县停车线的车辆停止通行，已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TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。交通灯以上4种工作状态的转换是由控

5、制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表1、2所示，控制器应送出主、支干道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：  控制状态信号灯状态车道运行状态S0（00）主绿、支红主干道通行，支干道禁止通行S1（01）主黄、支红主干道缓行，支干道禁止通行S3（11）主红、支绿主干道禁止通行，支干道通行S2（10）主红，支黄主干道禁止通行，支干道缓行AG=1主干道绿灯亮支干道通行BG=1支干道绿灯亮支干道通行

6、AY=1主干道黄灯亮主干道缓行BY=1支干道黄灯亮支干道缓行AR=1主干道红灯亮主干道禁止通行BY=1支干道红灯亮支干道禁止通行。如表1。控制状态信号灯状态车道运行状态S0（00）主绿、支红主干道通行，支干道禁止通行S1（01）主黄、支红主干道缓行，支干道禁止通行S3（11）主红、支绿主干道禁止通行，支干道通行S2（10）主红，支黄主干道禁止通行，支干道缓行AG=1主干道绿灯亮主干道通行BG=1支干道绿灯亮支干道通行AY=1主干道黄灯亮主干道缓行BY=1支干道黄灯亮支干道缓行AR=1主干道红灯亮主干道禁止通行BY=1支干支干道红

7、灯亮支干道禁止通行表1图2.交通控制灯电路设计如图1所示为交通控制电路设计方案图，根据概述中的设计思想及方法来实现下图的交通指示灯状态转换图中描述的指示灯的转换及每种状态维持的时间。（2）方案二：用单片机技术来实现交通灯控制 采用单片机AT89C51来设计并制作，这种方案的硬件较少，基本上设计没什么难度，用单片机来实现交通灯控制是最容易实现的，而且该电路可靠性也很高，但是这是要求设计者要有单片机编程的基础上才能完成设计。由于单片机方面的知识还没学，故此方案缺乏知识基础。综上所述，选择方案一。四、整体电路（画出必要波形图）；（2）

8、单元电路设计；1）主控制器主控电路是本课题的核心，主要控制30s、20s、5s三个定时器，它的输出一方面经译码后分别控制主干道和支干道的三个信号灯，另一方面控制定时电路启动。主控电路属于时序逻辑电路，可采用状态机的方法进行设计。主干道和支干道各自的三种灯（红、黄