电子技术课程设计报告-交通灯信号设计

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1、电子技术课程设计题目交通灯信号设计姓名学号院（系）信息与机电工程学院班级电气及其自动化2班11-11-数字电路课程设计报告设计课题题目：交通灯专业电气及其自动化班级15级2班成员学号小组成员：指导教师：设计时间：2017.6.19—2017.6.2611-11-一、设计目的随着生活水平的提高，家庭汽车拥有量越来越多，城市交通堵塞问题越来越严重，解决城市的交通拥挤问题越来越紧迫。交通灯在这个交通环境中起着一个重要的角色，是交通管理部门管理交通的重要工具。十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全运行。智能的交通灯能有效地缓解城市的交通压力，减少交通事故；为人民节省大量

2、出行时间，创造出更多的社会价值。本文运用数字电路理论知识自行设计一个较为完整的小型数字系统。通过系统设计、Multisim软件仿真、电路安排与调试，在此次设计中学会初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，以及提高实际应用水平。二、设计要求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，能够运用所学知识设计一定规模的电路。设计任务：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，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s

3、。设计30s和20s计时显示电路。4.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，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s计时显示电路。三．方案设计与论证根据设计要求，允许通行时亮绿灯，主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。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。即：主干道绿灯亮30秒后，黄灯亮5秒，在这35秒内，支干道的红灯一直亮着，之后支干道绿灯亮20秒后，黄灯亮5秒，在这25秒内，主干道的红灯一直亮着，并依次循环(如图3.1)图3.111-11-交通灯控制电路设计主要由控制器、定时器、译码器

4、和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是此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3.2TL:表示主干道或支干道绿灯亮的时间间隔，即车辆正常通行的时间间隔。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。四、设计原理和电路图4.1基本元器件的选择（1）信号源1个（时钟脉冲源）每隔1秒进行倒

5、计时，T=1/f选择频率为1Hz的脉冲源。如图图4.111-11-（2）芯片：（74LS190）×2片，（74LS163）×1片，（74LS138）×1片，如图图4.274LS190芯片引脚图图4.374LS163芯片引脚图图4.474LS138芯片引脚图（3）逻辑门：74LS02D或非门×2个，74LS08D与门×7个，74LS32D或门×2个，74LS04D非门×5个，74LS20D四输入与非门×1个；（4）倒计时显示器：四引脚共阴极数码管×2个11-11-如图图4.5四引脚共阴极数码（2）交通灯TRAFFIC_LIGHT_SINGLE×2个如图图4.6交通灯T

6、RAFFIC_LIGHT_SINGLE4.2电路组成1.控制器由74LS163芯片以及其他的逻辑门构成。74LS163芯片与74LS190芯片连接采集脉冲信号，进行加计数，并输出逻辑电平信号，控制3-8译码器，从而控制红绿灯的亮灭。74lLS163工作原理：74lLS163是单时钟同步十六进制计数器，有置零和置数功能，时钟作用在上升沿。因为是同步计数器，当译出置数信号时必须等到时钟信号上升沿到来时才能置数，但上升沿到来时计数器又向高一位计数了。假设用74LS163芯片构成一个八进制计数器，在0111＝7时译出置数信号与进位信号C，将置数信号输出端接至置数端，当上升沿

7、到来时计数器本身被置8，但只有极短的存在时间，计数器马上被置数，进位信号变为0，只要将置数输入端D1到D4全部接地，就能将计数器置为0000。11-11-图4.774LS163芯片真值表图4.874LS163芯片功能表2.定时器由2片74LS190芯片级联及一个四输入与非门构成。74LS190工作原理：可逆计数器74LS190，可以实现加法或减法的计数，通过设定加/减控制信号U/D=1可进行减法计数，由于芯片本身就带有异步的置数端LOAD且为低电平有效，当置入控制端为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（D0～D3）相一致