电子技术课程设计报告交通灯控制.doc

电子技术课程设计报告交通灯控制.doc

《电子技术课程设计报告交通灯控制.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术课程设计报告交通灯控制.doc（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电子技术课程设计

―交通信号灯设计

电科-----------------------

电科-----------------------

2013年6月28日

交通信号灯设计

在一个交通繁忙的十字路口，没有交通灯来控制来往车辆和行人的通行，假设也没有交警，那会发生什么事情呢？

后果是难以想象的，可能会陷入一片混乱，甚至瘫痪。

当然我们每个人都不希望这样。

我们作为社会的一员，每人都有责任为它的更加先进和快捷做出力所能及的事情。

我们设计了这个。

通过本课程设计，使我们加强对电子技术课程内容的理解和掌握，学会使用数字电子技术设计和制做自动控制装置的方法，掌握电子电路的基本分析方法和设计方法，进一步提高分析解决实际问题的综合能力，也为将来的就业或继续深造做好准备。

1．设计目的

（1）培养数字电路的设计能力。

（2）掌握交通信号灯控制电路的设计、组装和调试方法。

（3）进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。

（4）提高综合运用所学的理论知识。

独立分析和解决问题的能力。

2．设计内容及要求

（1）设计一个交通信号灯控制电路。

要求：

①主干道和支干道交替放行，主干道每次放行30s，支干道每次放行20s。

②每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5s钟，此时原红灯不变。

③用十进制数字显示放行及等待时间。

（2）用中、小规模集成电路组成交通信号灯电路，并在实验仪上进行组装、调试。

3实验器材介绍

实验器材如下表1：

名称

型号

个数

二端与非门

74LS00

5

显示译码器

74LS48

2

二-五-十进制计数器

74LS90

3

四端与非门

74LS20

2

显示数码管

D5011A

2

电阻

3K欧姆

2

发光二极管

红、黄、绿

6

电容

220uF、50uF

2

4各主要元器件功能介绍

（1）74LS00功能：

四个输入与非门

真值表：

Inputs输入

输出

A

B

Y

L

L

H

L

H

H

H

L

H

H

H

L

5Q9838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸

5Q9838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸

图174LS00引脚图5Q9838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸

AbsoluteMaximumRatings绝对最大额定值

SupplyVoltage电源电压

7V

InputVoltage输入电压

7V

OperatingFreeAirTemperatureRange自由空气温度范围

0℃to+70℃

StorageTemperatureRange储存温度范围

-65℃to+150℃

5Q9838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸

（2）3.43.4芯片74ls48的功能

74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的一些参数与应用技术等资料。

74ls48引脚图

图3-574LS48真值表

（3）芯片74ls90的功能

74LS90功能：

十进制计数器（÷2和÷5）

原理说明：

本电路是由4个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除5的3位2进制计数器所用的附加选通所组成。

有选通的零复位和置9输入。

为了利用本计数器的最大计数长度（十进制），可将B输入同QA输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。

LS90可以获得对称的十分频计数，办法是将QD输出接到A输入端，并把输入计数脉冲加到B输入端，在QA输出端处产生对称的十分频方波。

真值表：

ResetInputs复位输入

输出

R0

（1）

R0

（2）

R9

（1）

R9

（2）

QD

QC

QB

QA

H

H

L

X

L

L

L

L

H

H

X

L

L

L

L

L

X

X

H

H

H

L 

L

H

X

L

X

L

COUNT

COUNT

COUNT

COUNT

L

X

L

X

L

X

X

L

X

L

L

X

H=高电平L=低电平×=不定

如图简单的计数器电路（接受任何TTL兼容逻辑信号）

（4）芯片7420的功能

74ls20是常用的双4输入与非门集成电路，常用在各种数字电路和单片机系统中，他的cmos版本是74hc20,下面我给大家介绍一下这个芯片的相关资料，下面是管脚图：

<74HC20,74ls20引脚图>

这个74ls20芯片的功能很简单，就是包含两个4输入与非门，内含两组4与非门第一组：

1,2,4,5输入6输出。

第2组：

9,10,12,13输入8输出。

74LS20功能表

ABCDY

11110

0XXX1

X0XX1

XX0X1

XXX01

<74LS20真值表>

74HC20,74ls20测试:

只要通过对输入1111,0111,1011,1101,1110五项进行检测就可判断其逻辑功能是否正常。

（5）显示数码管

实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。

这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,DP来表示。

当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。

如：

显示一个“2”字，那么应当是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮DP不亮。

LED数码管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。

小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。

发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。

常用LED数码管显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。

  LED数码管引脚定义

5．总体框图

十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全通行。

有一个主干道和一个支干道的十字路口如图1所示。

每边都设置了红、绿、黄色信号灯。

红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行，在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟，以便让停车线以外的车辆停止运行。

因为主干道上的车辆多，所以主干道放行的时间要长。

要实现上述交通信号灯的自动控制，则要求控制电路由时钟信号发生器、计数器、主控制器、信号灯译码驱动电路和数字显示译码驱动电路几部分组成，整机电路的原理框图如图2所示。

图1十字路口图图2交通信号灯控制电路框图

4．交通信号灯基本原理及设计方法

（1）主控制器

十字路口车辆运行情况只有4种可能：

①设开始时主干道通行，支干道不通行，这种情况下主绿灯和支红灯亮，持续时间为30s。

②30s后，主干道停车，支干道仍不通行，这种情况下主黄灯和支红灯亮，持续时间为5s。

③5s后，主干道不通行，支干道通行，这种情况下主红灯和支绿灯亮，持续时间为20s。

④20s后，主干道仍不通行，支干道停车，这种情况下主红灯和支黄灯亮，持续时间为5s。

5s后又回到第一种情况，如此循环反复。

因此，要求主控制器电路也有4种状态，设这4种状态依次为：

S0、S1、S2、S3。

状态转换图如图3所示。

图3主控制器的状态图图4主控制器的逻辑图

设S0＝00，S1＝01，S2＝10，S3＝11。

实现这4个状态的电路，可用两个触发器构成，也可用一个二-十进制计数器或二进制计数器构成。

如用二-十进制计数器74LS90实现，采用反馈归零法构成4进制计数器，即可从输出端QBQA得到所要求的4个状态。

逻辑图如图14-2-4所示。

为以后叙述方便，设X1＝QB，X0＝QA。

（2）计数器

计数器的作用有二：

一是根据主干道和支干道车辆运行时间以及黄灯切换时间的要求，进行30s、20s、5s3种方式的计数；二是向主控制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。

计数器除需要秒脉冲作时钟信号外，还应受主控制器的状态控制。

计数器的工作情况为：

计数器在主控制器进入状态S0时开始30s计数；30s后产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S1，计数器开始5s计数；5s后又产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S2，计数器开始20s计数；20s后也产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S3，计数器又开始5s计数；5s后同样产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器回到状态S0，开始新一轮循环。

根据以上分析，设30s、20s、5s计数的归零信号分别为A、B、C，则计数器的归零信号L为：

其中：

考虑到主控制器的状态转换为下降沿触发，将L取反后送到主控制器的CP端作为主控制器的状态转换信号。

计数器的逻辑图如图5所示。

图5计数器

（3）控制信号灯的译码电路

主控制器的4种状态分别要控制主、支干道红、黄、绿灯的亮与灭。

设灯亮为1，灯灭为0，则控制信号灯的译码电路的真值表如表1所示。

表1控制信号灯的译码电路的真值表

主控制器状态

主干道

支干道

X1X0

红灯R黄灯Y绿灯G

红灯r黄灯y绿灯g

S0

S1

S2

S3

00

01

10

11

001

010

100

100

100

100

001

010

由真值表可分别写出各个灯的逻辑表达式：

译码电路的逻辑图如图6所示。

图6控制信号灯的译码电路

译码电路的00芯片电路连接图如图7所示：

6．组装和调试要点

在实验箱上按各单元电路分别搭接主控制器、计数器、信号灯译码器、数字显示译码器和秒脉冲信号发生器。

然后按照以下步骤进行调试：

（1）秒脉冲信号发生器的调试，可按照数字电子钟的方法逐级调试振荡电路和分频电路，使输出频率符合设计要求。

（2）将秒脉冲信号送入主控制器的CP端，观察主控制器的状态是否按照00→01→10→11→00→…的规律变化