数电课程设计--交通灯控制器

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1、-11-交通灯控制器一设计任务与要求1．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一个方向是绿灯，黄灯，红灯，另一方面是红灯，绿灯，黄灯。2．设置一组数码管，以计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿灯亮的时间为20秒，另一个方向上绿灯亮的时间是30秒，黄灯亮的时间都是5秒。3．当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向常通行，倒计时停止，当特殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。4．用两组数码管实现双向到计时显示。二方案设计与论证方案一用数电电子技术来实现交通

2、灯控制1．分析系统的逻辑功能，画出其框图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，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器，数码管和二极管的工作。主控部分秒脉冲发生器交通灯倒计时控制部分数码管显示反馈控制图1方案一原理图2．分析系统的状态变化，列出状态转换表11-11-（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。（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

3、通行，已过停车线的车辆继续通行，支干道禁止通行。（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。（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。交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。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下表所示：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

4、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，支干道缓行表1状态转换表方案二用单片机技术来实现交通灯控制用单片机技术来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。比较：因为单片机我们还没学，故我们选用方案一。三单元电路设计与参数计算1．秒脉冲产生电路1）电路原理图通过555芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生周期不同的方波脉冲，即不同的频率脉冲。课程设计需要秒脉冲，利用

5、2个电容，2个电阻。11-11-图2脉冲产生电路1.参数计算脉冲输出部分为555时基芯片构成的多次谐波震荡器，电路原理如图3-1：其中器件参数分别为R1=4.7kΩ，R2=150kΩ，C1=4.7μF，C2=0.01μF。产生的时钟脉冲为周期T=1s的方波。电容C1充电时，暂稳态持续时间为tw1=0.7(R1+R2)C=0.7×(150k+4.7k)×4.7μ≈0.5s电容C1放电时，暂稳态持续时间为tw2=0.7R2C=0.7×150k×4.7μ≈0.5s因此，电路输出矩形脉冲的周期为T=tw1＋tw2≈

6、1s输出占空比为q=tw1/T≈50%2．红绿灯（发光二极管）显示电路红绿灯显示是表示电路所处状态，受到主控电路控制，即主控电路的输出（A和B）决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。如灯亮用1表示，灯灭用0表示，则有，如下表AB主红®主黄(Y)主绿(G)支红®支黄(y)支绿(g)00001100010101001110000110100010表2红绿灯状态显示表11-11-所以，R=AY=~ABG=~A~Br=~Ay=A~Bg=AB图3红绿灯显示电路3．计时部分电路1.计时器状态产生模块：设计要求对不同的

7、状态维持的时间不同，而且要以十进制倒计时显示出来。采用两个74LS161完成计时器状态产生模块设计。设计思路：要以十进制输出，而又有一些状态维持时间超过10秒，则必须用两个74LS161分别产生个位和十位的数字信号。显然，计数器能够完成计时功能，我们可以用74LS161设计，并把它的时钟cp接秒脉冲。74LS161计数器是采用加法计数，要想倒计时，则在74LS161输出的信号必须经过非门处理后才能接入数码管的驱动74LS48，而在显示是以0---9显示计时，故在设计不同模值计数器确定有效状态时，以0000，

8、0001，0010-----1111这些状态中靠后的状态为有效状态。例如：有效状态1011—1100—1101—1110—1111取非0100—0011—0010—0001—0000即4------3-------2--------1---------0实现模5的倒计时。1）.首先对控制个位输出的74LS161设计按要求对系统的状态不同，个位的进制也就要求不同。利用系统的状态量A,B控制74LS161的置数端D0