红绿交通灯数电课程设计报告论文.docx
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红绿交通灯数电课程设计报告论文
摘要：
目录
1设计任务目的与要求3
2模块及其原理介绍3
3设计方案4
4结论与问题讨论7
5元件清单及电路总图8
6芯片资料手册10
一任务目标
<一>课程性质
数字电子技术课程设计是学生的专业基础课。
课程设计是以实验为基础在教师指导下独立查阅资料、设计和调试特定功能的电子电路。
课程设计对于提高学生的电子工程素质和科学实践能力非常重要，是由学生自行设计和自行调试的综合性训练。
<二>课程目的
训练学生综合地运用所学的<模拟电子技术><数字电子技术>的基本知识，独立、完整地设计一定功能的电子电路，并培养设计软件应用和仿真等综合能力。
<三>基本要求：
1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间在30至90秒范围内设定，时间应可分别设定并易于设置修改。
2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟（包含在30至90秒范围内），才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。
3）甲、乙车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）。
扩展要求：
4）同步设置人行横道红、绿灯指示。
二.模块及原理介绍
交通灯控制系统的原理框图如图所示。
它主要由控制器、定时器和时钟发生器等部分组成。
时钟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。
根据分析系统的状态变化列出状态转换表：
（1）甲干道绿灯亮，乙干道红灯亮。
表示甲干道上的车辆允许通行，乙干道禁止通行。
（2）甲干道黄灯亮（五秒），乙干道红灯亮。
表示甲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，乙干道禁止通行。
（3）甲干道红灯亮，乙干道绿灯亮。
表示甲干道禁止通行，乙干道上的车辆允许通行。
（4）甲干道红灯亮，乙干道黄灯亮（五秒）。
表示甲干道禁止通行，乙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
S0（00）
甲绿，乙红
S1（01）
甲黄，乙红（五秒）
S3（11）
甲红，乙绿
S2（10）
甲红，乙黄（五秒）
三.单元电路的设计
1.时钟电路将555定时器连接成多谢振荡器电路，如图，控制振荡周期为1Hz。
2.主控电路在设计要求中要实现四种状态的自动转换，首先要把这四种状态以数字的形态表示出来。
可以两位二进制数表示所需状态（00—Gr,01—Yr,11—Rg,10—Ry）,循环状态：
（00—01—11—10—00）数字电路课程中介绍的计数器就是通过有限几个不同状态之间的循环实现不同模值计数，由此设计一模值为4的计数器，其输出（代表不同状态）既可以循环转换，而且能够控制其他部分电路。
在课程设计中利用74LS112（双下降沿J-K触发器）设计模4计数器作为主控部分电路。
3.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。
如亮用1表示，灭用0表示，则有，
高位
低位
主红（R）
主黄（Y）
主绿（G）
支红（r）
支黄（y）
支绿（g）
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
红绿灯显示电路接线如下:
4.计时部分电路计时器状态产生模块：
设计要求对不同的状态维持的时间不同，而且要以十进制显示出来。
采用两个74LS190完成计时器状态产生模块设计。
设计思路：
将两个74LS190接成十进制计数器，对时钟发生器产生的脉冲进行计数。
如图
4.心的体会：
这次的数电课程设计前后历时大概为三个星期，最开始的选择是做思路抢答器，为了多学到一些东西，所以在原理图出来后便开始学画PCB图，从protel99到protel2004在到AltiumDesigner,，前前后后换了三个软件，才终于把图画出来，之后又学到了热转印，腐蚀，打孔，只是做出来的板不尽人意，在多次的线路检查之后依旧无法实现功能，因而换做交通灯，从头开始，由于时间的关系，所以没有再使用PCB板，而是连夜焊接，在焊接前又学到了一个叫LochMaster4.0的万用板排版软件，最后出来的板不禁焊接漂亮美观，而且一次成功，未出现错误。
在把板交上去之后，再次对原先的抢答器的电路板进行检查时发现如果将时钟电路的电源孤立开来，即给时钟电路另外接一个电源，电路板是可以正常工作的，不过至今未弄明白是为什么。
猜测是和电路的延时有关，但没有条件进行试验。
在实际的焊接中，为节省成本所以未加入时钟电路，而是使用外接脉冲，而使用的LED为两个管脚的，并且还需要加入限流用的330欧电阻，而LED灯的负管脚全部接地，正管脚按原电路图接入。
为了实现红绿灯亮灭时间的可调，将74LS192的15.1.10.9管脚焊到跳线上，以改变初始的置数值实现30-90之间的可调。
在这次的课程设计中加深了对74LS04，74LS08，74LS32，74LS13，74LS74，74LS48，74LS47，74LS48，74LS190,74LS192等的了解和初步认识了74LS112，74LS279等芯片
5.元件清单及电路总图
1.元件清单
74LS04
1
74LS48
2
330欧
20
74LS08
1
74LS32
1
74LS112
1
发光二极管
6
74LS190
2
共阴数码管
2
2.在Multisim上的仿真图：
3.
用LochMaster4.0排版图：
4.
实物图：
六.芯片资料
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