基于单片机的交通灯控制系统方案.docx
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基于单片机的交通灯控制系统方案
电子技术基础课程设计
题目：
交通灯控制系统设计
：
学号：
专业：
院系：
指导老师：
第一章课题背景
1.1电子技术基础课程设计概要
1.1.1电子技术基础课程设计的方法和步骤
1.2设计任务和要求
1.2.1交通灯的设计目的
1.2.2交通灯的设计要求
第二章设计简介及设计方案论述
2.1基本设计思路
2.2设计方案论述
第三章详细设计容
3.1时钟信号电路
3.2主控制电路
3.3红绿灯显示电路
3.4译码电路
第4章设计结果及分析
4.1观察结果
4.2分析与检查
4.3修改电路
设计心得
摘要
交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。
交通灯控制器主要由控制器、时钟信号发生器、译码显示电路及信号灯组成。
控制器由74LS153与74LS74来实现，时钟信号发生器用5555多谐振荡器产生，计数器采用两个74160来实现，显示电路经过74LS192的倒计数、七段显示译码器74LS47及七段数码显示器连接起来实现。
控制器通过RT对定时器进行控制，从而实现数字的显示及绿、黄、红灯的转换。
第一章课题背景
1.1电子技术基础课程设计概要
1.1.1电子技术基础设计的方法和步骤
在进行一个设计电子电路系统任务之前，我们应该先对任务熟悉，应该了解这任务是要实现什么功能，并了解完成这个任务需要哪些元器件和芯片，接着按要求设计各个分块的电路，将电路连接并通过Multisim软件将各个分块电路连接在一起实现该设计所要的目的和功能，最后进行实物操作并完成设计目的和要求。
一．要明确系统设计任务的要求
对系统的设计任务进行具体的分析，了解系统的指标、要求及容，以明确要完成的任务。
二．方案的选择
先把系统要完成的任务分解为若干个单元电路，并画出一个能表示各个单元功能的整机原理图。
方案选择是要根据自己掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。
在这过程要尽量是方案的设计合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。
并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。
三．单元电路的设计、参数设计和器件选择
根据系统的指示和功能框图，明确各部分任务，进行单元电路的设计、参数计算和器件的选择。
1.单元电路的设计
单元电路指示整体的一部分，只有把它做好的才能把整体做好的。
单元电路设计时要明确该单元的功能，同时的注意它和前后级之间的关系。
具体设计时，可先操作熟悉的电路，其他的可以在此基础上加以创新和改进，但是前提是保证性能要求。
而且不仅单元本身设计要合理，还得考虑各个单元之间要互相配合。
2.参数计算
为了保证单元电路能够达到性能指标，就需要用电子技术
的知识来计算有关的参数，比如：
电容、电阻，放大的倍数，振荡频率的参数等，只有利用原理和计算公式进行正确的计算参数才能保证满足设计的要求。
3.器件的选择
集成电路的选择根据电路功能、性能指标选择集成电路。
注意集成电路的功耗、电源电压、工作速度是否满足设计要求。
通过查阅有关设计手册，进行元器件的选择。
四、电路图的绘制
电路图通常是在系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是电路组装、调试和维修的依据。
绘制电路图时，注意以下几点：
（1）元器件布局合理、排列均匀、图面清晰、便于阅读。
（2）注意信号流向。
一般从输入端或信号源开始，由左至右或上至下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。
（3）图形符号标准，适当标注。
（4）连线以直线为主，尽量少交叉和折弯。
1.2设计要求与任务
1.2.1交通灯的设计目的
1、掌握交通灯控制系统的设计方法；
2、掌握常用的数字集成电路的功能和应用，以及对一些常用的芯片熟悉。
1.2.2交通灯的设计要求
1、在严格具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。
要求：
在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯；
2、设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间。
红（主：
AR,支：
BR）绿（主：
AG，支：
BG）黄（主：
AY，支：
BY）三种颜色灯，由四种状态自动循环构成（AG（BR）AY（BR）AR（BG）AR（BY））;并要求不同状态历时分别为：
AG（BR）:
30秒，AR（BG）:
20秒，AY（BR）,AR（BY）:
5秒。
第二章．设计简介及设计方案论述
一．基本设计电路
二．设计方案论述
系统由时钟信号电路、主控制器、译码显示器、信号灯显示器四大部分组成。
其中之号电路用于给各个组成部分提供定时信号，使相应的发光二极管发光。
译码显示器在控制器的控制下，改变交通灯信号，分别产生三种倒计时时间显示，控制器根据时钟信号电路产生的信号，进行状态间的转换，使显示器的显示发生相应转变。
第三章．详细设计容
3.1时钟信号电路
时钟信号产生电路主要由555定时器组成震荡器，产生稳定的脉冲信号，送到状态产生电路，状态产生电路根据需要产生秒脉冲，电路图如下图所示：
3.2主控制电路
选用两个触发器T0和T1作为时序寄存器产生四种状态来控制整个电路的显示。
四种状态依次为AG（BR）AY（BR）AR（BG）AR（BY）
3.3红绿灯显示电路
红绿灯显示也是表示电路所处状态，其主控电路的状态一一对应，受到主控电路控制，即主控电路的输出决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。
如亮用1表示，灭用0表示，则有:
Q1
Q2
主黄（AY）
主绿（AG）
主红（AR）
支黄（BR）
支绿（BY）
支红（BG）
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
1
根据上表，写出状态方程和状态转换信号方程为：
所以，AR=Q1/Q2+/Q1Q2,AY=/Q1/Q2,AG=Q1Q2;
BR=/Q1/Q2+Q1Q2,BY=Q1/Q2,BG=/Q1Q2.
电路图如图
3.4译码电路
译码电路是通过控制电路的两个触发器T0和T1作为时序寄存器产生四种状态（Q0,Q1）来作为芯片74LS139的输入端，再配合74LS04和74LS32等门电路来实现对各个灯的控制。
4．设计结果及分析
将电路的各元器件接好后给电路通电，各器件基本能正常运行，数码管会出现乱码现象（基本能按顺序正常显示，只是中间会出现几个不正常的数字）、数码管显示偏暗。
经过分析与查找资料得知只要在译码芯片的电源两端加一个电容数码管便可正常显示。
设计心得：
通过本次实训设计使我对数电知识有了更加深入的了解，也将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。
在设计过程中，我们也遇到了很多挫折，不过我们最终都一一克服了，通过努力解决了问题，使我明白了和他人共同合作的重要性。
也让我明白了成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有进步，才会一步步向自己的目标靠近，才会取得自己所要追求的成功。
芯片介绍：
74LS192芯片。
74LS192为加减可逆十进制计数器，CPU端是加计数器时钟信号，CPD是减计数时钟信号RD=1时无论时钟脉冲状态如何，直接完成清零功能。
RD=0，LD=0时，无论时钟脉冲状态如何，输入信号将立即被送入计数器的输出端，完成预置数功能。
其功能表如下表所示:
表574LS192功能表
CPUCPDRDLD工作状态
XX00置数
↑110加计数
1↑00减计数
XXX1清零
1CD4060芯片。
CD4060芯片为十四位二进制串行计数器（分频器），可以用晶体振荡器与该芯片直接相接，再加上电阻和电容，就可得到稳定的频率。
其管脚图如下图所示：
3.74LS153是四选一数据选择器，其管脚及功能表如下：
图874LS153的电路图
表674LS153功能表：
D触发器的逻辑符号及功能表如下：
双D触发器的功能表
.
元器件明细表如下表9：
表9元器件明细表
序号
名称
型号参数
数量
备注
1
电阻
470Ω
6
2
电阻
22MΩ
1
3
电容
22PF
1
4
电容
0-50PF
1
5
晶体振荡器
32768Hz
1
6
分频器
CD4060
1
14分频
7
D触发器
74LS74
2
双D触发器
8
D触发器
4
9
发光二极管
BT101
2
绿色
10
发光二极管
BT201
2
红色
11
发光二极管
BT301
2
黄色
12
计数器
74LS161
2
13
数据选择器
74LS153
3
14
可逆计数器
74LS192
10
做减计数器
15
七段显示译码器
74LS47
4
16
与非门
74LS00
4
17
或门
74LS32
5
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