交通灯附带原理图Word格式文档下载.docx

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设计一个由一条十字交叉路口交通灯控制电路。

交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车辆的流量，提高交叉路口车辆的通行能力，减少交通事故。

本交通灯设计主要由秒脉冲发生器、控制器、译码显示电路组成。

（1）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，在黄灯亮的同时黄灯闪烁。

（2）红绿灯的跳变时间可以根据需要设定为多个值。

二、设计的方案的选择与论证

1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向车道和东西方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为50秒，时间可设置修改（20s,30s,40s,50s,60s中的任意一个）。

2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；

3、黄灯亮时，要求每秒闪亮两次。

4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，同时要有数码管显示其时间（采用计时的方法）。

三、电路设计计算与分析

交通灯控制系统的方案组成框图如图所示。

时间显示，数码管驱动器，控制器，红黄绿信号灯，信号灯控制器，初值设定，脉冲产生，手动/自动选择模块组成。

2、原理图部分：

原理图部分主要由X1，X2，X3，X4和主电路5个模块组成。

其中X1是主电路中初值输入部分的子电路，X2是主电路中计数译码模块部分的子电路，X3是主电路中时钟信号产生部分的子电路，X4是主电路中数据选择和红绿灯切换模块部分的子电路。

（主电路原理图）

（X1模块电路）

（X2模块原理图）

（X3模块原理图）

（X4模块原理图）

3、信号灯显示：

信号灯显示流程总共分为4个阶段。

①阶段：

东西红灯（南北绿灯）亮。

②阶段：

东西红灯（南北绿灯）亮且黄灯闪。

③阶段：

东西绿灯（南北红灯）亮。

④阶段：

东西绿灯（南北红灯）亮且黄灯闪。

1）主控电路部分：

黄灯部分由一个三端输入的与非门加上一个非门构成一个与门电路，当三个输入端同时有效的时候黄灯触发，其中一个端口接手动/自动选择部分，当为自动输入时，此端始终为高电平（此端始终有效触发），另一个端口接时钟脉冲输入，控制黄灯闪烁，也为始终触发，最后一个端口接计数译码模块电路的输出端5SYIMA，此端口也是控制黄灯是否被触发的决定性端口。

当且仅当译码显示为05~00的时候才输出高电平，即触发黄灯开始闪烁。

另一部分为信号灯驱动电路，控制发光二级管的亮和灭。

共有4只发光二级管，分为两组，当门电路X4输出为低电平时，上面两只发光二级管发光；

当门电路输出为高电平时，下面两只二极管发光；

即实现东西方向和南北方向红绿灯的跳变。

2）初值输入模块采用了74LS148D编码器，其引脚与真值表为：

根据原理图，以初值设定为20s为例。

此时编码器输出为101，经过一个非门后变为010（即十进制的2），后接的是74LS192N的高位，（是一个双位十进制计数器）接的是数码显示管的高位，所以显示为2；

另一片74LS192N所接的是数码显示管的低位，其接地，所以显示为0，因此数码显示管的整体初值显示为20，达到了预期的效果。

3）计数译码模块采用的是两片74LS192N和一片74LS138N。

74LS192N为一个同步十进制计数器，74LS138N为译码器。

其中74LS192N的引脚与真值功能表为

另外74LS138N的引脚与真值表为：

根据原理图，将第一片74LS192N作为高位，第二片74LS192N作为低位。

将两片芯片的UP（加法计数端）连起来接高电平，使其无效。

同时将第二块芯片的BO（错位信号）端接第一块芯片的DOWN（减法计数）端，第一块芯片的QA,QB,QC,QD分别接到高位数码管的4,3,2,1引脚上，第二块芯片的QA,QB,QC,QD分别接到低位数码管的4,3,2,1引脚上。

第二块芯片的DOWN端接由X3模块产生的时钟信号，作为脉冲输入，此外由38译码器实现只有当数码管显示为05~00的时候，5SYIMA端输出为高电平。

4）时钟信号产生模块采用了555定时器和74LS73D两块芯片。

电路的前一部分为用555定时器所构成的多谐振荡器，后一部分为用JK触发器所构成的D触发器，两者共同作用产生了时钟信号，通过CLOCK1端口将脉冲输入给减法计数器低位芯片的DOWN端。

5）数据选择和红绿灯切换模块采用了74LS74N和74LS258D两块芯片，其中74LS258D的引脚与功能表为：

前一部分将D触发器的D端与Q非端短接构成了T触发器，与74LS258D共同作用使TOLIGHT端口的输出有高低电平的跳变，具体与数码管显示有关，数码管每走完一次计数，（即从00复位到初始设定值）就跳变一次。

1、根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有4个时间显示器，10个交通灯。

但由于4个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制，所以我在设计图电路的过程中，为了简化电路使画图看起来更加清晰，就只接了1个时间显示器。

另外由于人行道的红绿灯跟车道的红绿灯是同步的，分别是：

东西方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接南北方向车道的红灯；

南北方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接东西方向车道的红灯。

所以在图电路中就只接了5个灯。

2、为了使电路更加直观，我把计数器、信号灯灯转换器等放为子电路的形式。

然后再在子电路外面接输入端和输出端。

3、点击启动按钮，然后再打开总开关，便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为50秒，打开总开关，东西方向车道的绿灯亮；

南北方向车道的红灯亮。

时间显示器从预置的50秒，以每秒减1，减到数05时，东西方向车道的黄灯亮且每秒闪两次，其余灯都不变。

减到数00时，00秒后显示器又转换成预置的50秒，东西方向车道的绿灯转换为红灯，南北方向车道的红灯转换为绿灯，如此循环下去。

四、总结及心得

1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。

在整个设计过程中，我总共想过两个方案，另一个方案弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。

所以我又花了一天的时间做出这个方案，这个相对另一个方案比较简单，包括电路原理和连接，和芯片上的选择。

这个方案用了少许芯片，设计的原理图也容易看明白。

2、在设计过程，经常会遇到一些麻烦的情况，比如这次仿真用的软件之前并没有接触过，所以刚开始时连怎么安装都不知道。

那时感觉这课设根本就进行不下去了，心想我连最起码的装软件都不会其他什么仿真就更不用说了。

可是又一想连这点困难都解决不了以后该怎么办，所以我就想尽一切办法解决它，找了几个同学在一起讨论了以下，他们帮我安装上了这个软件。

心里觉得一块石头终于使落地了。

另外就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。

3、我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西。

比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的。

4、在这学期的课程设计实验中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。

而且，这对于我们的将来也有很大的帮助。

以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。

就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。

与队友的合作更是一件快乐的事情，只有彼此都付出，彼此都努力维护才能将作品做的更加完美。

而团队合作也是当今社会最提倡的。

因为由于时间的紧缺和许多课业的繁忙，并没有做到最好，但是，最起码我们没有放弃，它是我们的骄傲！

相信以后我们会以更加积极地态度对待我们的学习、对待我们的生活。

我们的激情永远不会结束，相反，我们会更加努力，努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自己，只有在了解了自己的长短之后，我们会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它，增进它。

只有不断的测试自己，挑战自己，才能拥有更多的成功和快乐！

享受过程，而不是结果！

认真对待每一个实验，珍惜每一分一秒，学到最多的知识和方法，锻炼自己的能力，这个是我们在实时测量技术试验上学到的最重要的东西，也是以后都将受益匪浅！

五．附录

所需元件清单：

74LS192N两片

74LS148D一片

555定时器

七段数码管两个

74LS04D六片

74LS32N三片

74LS138一片

74LS32N一片

74LS73D一片

频率计一个

74LS74N一片

74LS10D一片

发光二极管五个

5v电源十个

秒脉冲一个

开关和电阻

六、参考文献：

1、黄继昌，郭继忠，张海贵，范伦才，徐巧鱼编著的《数字集成电路应用300例》

人民邮电出版社2002年

2、肖景和编著，张希波审校的《数字集成电路应用精粹》

人民邮电出版社2003年

3、从宏涛，程卫群，李绍铭编著的《Multisim8仿真与应用实例开发》

清华大学出版社2007年

4、黄智伟，李传琦，皱其洪编著的《基于NIMultisim的仿真设计与分析》

电子工业出版社2008年

5、邓元庆，关宇，贾鹏，余红娟编著的《数字设计基础与应用学习与实验指导》

6、何首贤，段有艳，邢迎春编著，郭显久主审的《数字电子技术及应用》

北京大学出版社2008年