课程设计报告交通信号灯控制器.docx

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课程设计报告交通信号灯控制器

一、设计背景

在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。

因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。

交通信号灯常用与交叉路口，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。

有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。

二、任务和要求

红绿灯交通信号系统外观示意图如图1所示。

1．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。

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，其中一个方向上〔主干道〕绿灯亮的时间是45s，另一个方向上〔支干到〕绿灯亮的时间是25s，黄灯亮的的时间都是5s。

3.要求加装一流量控制电路，使电路拥有流量控制功能，既：

当一条路上无车，另一条路上有车时，这条路上的绿灯长亮，另一条路上红灯长亮。

三、总体设计方案

1.状态设置

状态1〔00〕：

主车道的绿灯亮，车道，人行道通行；南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行。

状态2〔01〕：

主车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；

状态3〔10〕：

支车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；

状态4〔11〕：

支车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车的黄灯亮，车道，人行道缓行；

2.系统框图

a.系统总框图

b.系统状态转换框图

四、单元电路设计

1.倒计时电路〔定时电路〕

倒计时器由两位4位十进制可逆同步计数器〔双时钟〕74LS192、一个非门和一或门构成。

其组成如下图，其中74LS192是上升沿触发，CPU为加计数时钟输入端；CPD为减计数时钟输入端；LD为异步预置端，低有效；CR为异步清零端，高有效；CO为进位输出端，当1001后输出低电平；BO为借位输出端，当0000后输出低电平；D3D2D1D0为数据预置端；Q3Q2Q1Q0为数据输出端。

2.状态控制器〔主控电路〕

状态控制器由两个上升沿D触发器构成，状态有00→01→10→11，四种状态分别对应信号灯的四种状态，且触发器上的清零端、置一端，用于接收流量控制电路上的控制-状态变换信号，完成状态-流量控制。

3.交通灯显示电路、

此局部由一个数据分配器74LS138、两个与门和6个发光二极管构成。

其结构如下图。

74LS138的外引线排列如图）所示，其中A2A1A0是3个二进制代码输入端；Y7Y0是8个输出端，低电平有效；STA、STB、STC是使能控制端。

当STA=1且STB+STC=0时，分配器才工作。

4.数码管显示

采用四位二进制七段数码管显示，如下图。

5.置数变换电路

此局部电路是由两个数据选择器构成，既用74LS153组成，当主控电路状态发生变换时，置数变换电路产生的置数也随之变换，其状态对应为：

00→45，01→05，10→25，11→05.最后将置数放回倒计时电路，用于置数，最终达到定时的作用。

6.流量控制电路

此局部电路是由一片74LS138，既数据选择器构成，主干道接A，支干道接B，当状态为10或01时，直接控制主控电路的两片上升沿D触发器的清零或置一端。

完成流量控制。

五、总电路原理图

六、总电路图

七、原件清单

74LS192〔十进制可逆计数器〕两个

74LS138〔3-8译码器〕两个

74LS153〔双4选1数据选择器〕一个

74LS74〔上升沿双D触发器〕一个

74LS04〔六反相器〕一个

74LS32〔四2输入或门〕一个

74LS08〔四2输入与门〕一个

八、电路连接与调试

在电路连接与调试过程中，应该一局部一局部的连接调试，接好一局部，再接另一局部，否那么当全部接好再调试的话，不仅浪费时间，而且有问题的话无法排查。

经过仿真与实际连接，本套电路设计成功，可以达到预设效果。

九、设计总结

实习就是将从课本上的知识应用于实际中，数字电路课程设计就是很好的实践。

在交通灯控制系统设计中，充分的表达了动手能力和对课本知识的掌握程度。

而设计过程又存在着许多的问题，由于电路试验箱的地方有限，所以必须先合理的规划每个模块的位置，其次，芯片周围的布线也得小心处理，粗心大意的代价就是局部短路。

实习中更是将各个芯片的功能状态系统地学习了一遍，熟练地用它们实现所需的功能。

不过在所遇到的问题处理过程中有成功也有失败，但这确实加强了自己的动手能力，最终我还是体会到成功的喜悦。

十、参考文献

[1]陈晰.《数字电路试验技术根底》.电子工业，1999

[2]李元.《数字电路与逻辑设计》.##大学，1997

[3]郝波.《数字电子技术》，##电子科技大学，2004

[4]郭斌.《数字逻辑电路》.电子科技大学，1995

[5]程震先.《数字电路实验与应用》.理工大学,1999

[6]王毓银.《数字电路逻辑设计》.高等教育，1992

[7]XX文库