交通灯课设报告.docx
《交通灯课设报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通灯课设报告.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
交通灯课设报告
沈阳航空航天大学
课程设计
（说明书）
交通信号灯控制器的设计
班级/学号
学生姓名
指导教师
摘要：
由秒脉冲部分给倒计时计数器提供1HZ的脉冲信号，预置数部分为倒计时计数器预置好数显部分需要的倒计时初始数字；当倒计时到相应秒数时给触发器一个时钟信号，触发器的状态发生翻转，同时控制译码器以及数显部分重新倒计时，译码器可控制两个方向信号灯的转换，从而实现整个课程设计的要求。
此次课程设计要求选择器件时考虑成本，因此设计成果具有实用价值，能够实现十字路口的交通灯转换控制，以及白天和夜晚模式的转换。
关键字：
交通灯；信号；倒计时；灯显；数显
一、概述
按照报告的要求，分析可知本课题属于数字逻辑课程设计范畴。
训练学生综合地运用所学的《数字电子技术》的基本知识，使用电脑仿真技术，独立完整地设计一定功能的电子电路，以及仿真和调试等的综合能力。
此次课程设计要求选择器件时考虑成本，因此设计成果具有实用价值，能够实现十字路口的交通灯转换控制，以及白天和夜晚模式的转换。
设计任务为设计一个交通信号灯控制器。
有红、黄、绿信号灯两组，用于十字路口，有等待时间倒计时显示功能。
要求6：
00—22：
00，绿灯亮30秒，黄灯闪烁5秒，红灯亮30秒；对应另一路口，红灯亮35秒，绿灯亮30秒，循环，LED倒计时显示各路口等待时间；22：
00—6：
00，双侧黄灯闪烁，LED不显示。
二、工作原理说明
由秒脉冲部分给倒计时计数器提供1HZ的脉冲信号，预置数部分为倒计时计数器预置好数显部分需要的倒计时初始数字；当倒计时到相应秒数时给触发器一个时钟信号，触发器的状态发生翻转，同时控制译码器以及数显部分重新倒计时，译码器可控制两个方向信号灯的转换，从而实现整个课程设计的要求。
交通信号灯转换器工作原理方框图如下：
图1交通信号灯转换器原理框图
三、电路设计
根据设计任务和指标要求，以及交通灯控制器的原理框图，将设计方案分以下五部分进行考虑。
1．秒脉冲部分
（1）元器件选择：
由555和74LS161实现。
（2）工作原理及参数计算
此部分左半部分用555定时器连成多谐振荡器产生秒脉冲，多谐振荡器的周期为T=（R1+2R2）C㏑2。
选定C1为10uF，C2为0.01uF，R1为5kΩ，则R2为4kΩ。
（3）设计电路图
图2秒脉冲部分原理图
2．数显部分
（1）元器件选择：
选用集成电路74LS192、74LS153和BCD七段数码显示管DCD_HEX进行设计。
（2）工作原理及参数计算
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。
表174LS192功能表
CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端；
LD为预置输入控制端，异步预置；
CR为复位输入端，高电平有效，异步清除；
CO为进位输出：
1001状态后负脉冲输出；
BO为借位输出：
0000状态后负脉冲输出。
所以，当输入脉冲接到CPD时实现减法计数。
如下图74LS192的管脚图所示，P0～P3为输人，Q0～Q3为输出，MR为清零端，并且为高电平有效，MR=1时产生异步清零信号，输出为“0000”，因此在计数状态下应令MR=0。
为置数端，当
=0时计数器置数。
、
分别为借位输出和进位输出。
图374LS192引脚图
74LS153是常用的双4选1数据选择器,里面有两个地址码共用的4选1数据选择器。
通过输入不同的地址码A1，A0，可以控制输出Y选择4个输入数据D0～D3中的一个。
管脚作用如下表所示:
表274LS153各管脚作用
引出端
管脚作用
A,B
选择输入端
1CO至1C3,2C0至2C3
数据输入端
1G,2G
选通输入端（低电平有效）
1Y,2Y
数据输出端
所以，按照上表可知AB端的高低电平决定输出不同的预置数，根据任务要求算出：
当AB为00时，东西方向时间预置35，南北方向预置30；
当AB为01时，东西方向时间不预置，南北方向预置05；
当AB为10时，东西方向时间预置30，南北方向预置35；
当AB为11时，东西方向时间预置05，南北方向不预置。
一开始两个方向分别预置35和30，触发器翻转时除了控制译码器之外还控制74LS153的AB端预置，进而改变时间显示器上的倒计时。
（3）设计电路图
图4数显部分电路图
3．信号灯转换部分
（1）元器件选择：
主要由74LS138、74LS112以及一些门电路组成。
（2）工作原理及参数计算
74LS112为主从JK触发器。
根据任务要求，交通信号转换科分为4种状态：
状态1：
东西方向车道的绿灯亮，南北方向车道的红灯亮；
状态2：
东西方向车道的黄灯亮，南北方向车道的红灯亮；
状态3：
东西方向车道的红灯亮，南北方向车道的绿灯亮；
状态4：
东西方向车道的黄灯亮，南北方向车道的黄灯亮；
设触发器状态编码为：
S0=00 ， S1=01 ， S2=11 ，S3=10，其输出为Q1和Q0，根据红绿灯的转换变化顺序，将触发器的变化规律以及任务书的要求，编码状态表如下:
表2状态编码与信号灯关系表
现态
次态
输出
Q1n
Q0n
Q1n+1
Q0n+1
Ga
Ya
Ra
Gb
Yb
Rb
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
（3）设计电路图
图5灯显部分电路图
四、性能的测试
在软件Proteus7.5sp3中进行仿真。
根据任务书的要求，整个交通灯控制系统需要有4个时间显示器，6个交通灯，每个方向配备2个时间显示器以及3个交通信号灯。
电路默认把通车时间预置为东西方向35秒，南北方向30秒，打开开关后，东西方向绿灯亮，时间显示器从35秒开始，以1秒递减倒计时；南北方向车道的红灯亮，从30秒开始倒计时，以1秒递减倒计时。
当东西方向时间显示器减到数5时，东西方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，其余灯都不变。
减到数1时，1秒后显示器又转换成预置的30秒，东西方向车道的黄灯转换为红灯；南北方向车道的红灯转换为绿灯。
如此循环下去。
如下图所示：
图6仿真电路图白天状态
当所有状态都运行完后，进入夜晚模式，两个方向的黄灯都呈闪烁状态，时间显示器不显示倒计时。
具体情况如下图所示：
图7仿真电路图夜晚模式
五、结论、性价比
由性能测试可以看出，此次设计的电路基本符合任务书中的性能指标要求。
此电路虽然没有直接用单片机编程实现这种方法简单，但是在实际选择器件时候由器件成本出发考虑；而且中间无需人工手动操作控制白天夜晚模式的转换，全部自动化，所以整个电路的实用性很强，成本较低，性价比较高，可以用于实际交通信号灯的控制管理中。
六、课设体会及合理化建议
开始拿到题目的时候，还不知道怎么去做，因为自己对数字电子技术基础这门课的内容大多都记忆模糊了，对很多的芯片的功能不是很清楚；还有仿真软件部分,一开始不能确定用哪个软件仿真起来简单，以前对它们也只是短暂的接触，功能和按键掌握的都不是很到位。
通过这次综合课程设计，加强了我动手、动脑思考和解决问题的能力。
现在设计已经做好了,自己感觉还是比较好的，虽然花了很多的时间，但学到了很多东西。
做课程设计的时候，自己把整个书本都看了几遍，增强了自己对知识的理解，很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了。
在课程设计的过程中,我想了很多种方案，对同一个问题（像计数器的接法）都想了很多种不同的接法，运用不同的芯片进行了比较，最后还是采取了上面的方法进行连接。
在连线过程中，经常会遇到一些问题，比如接错线，无意中删除了一些线等，使自己感觉到有点点的力不从心。
从开始做课程设计那天起，脑中天天都想着同样的问题，怎么去接线，怎么去把电路弄得更加简单，怎么别人更容易看懂。
但似乎时间过得真的很快，我用了好几天才把它完全弄完，完成后，心里有一种说不出的高兴。
这次课程设计之后，使我明白了，做任何事情都要认真仔细，不然的话，你会花更多的时间才会做好。
课程设计有利于提高我们的动手能力，能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去，同时也提高我们对知识的理解能力，建议学院将课程设计这项对学生的考查进行下去。
参考文献
[1]孙肖子等.电子设计指南.[M]北京:
高等教育出版社,2006年.P375。
[2]陈光明等.电子技术课程设计与综合实训.[M]北京:
北京航空航天大学出版社,2007年.P57。
[3]阎石.数字电子技术基础.第五版,[M]北京:
高等教育出版社,2006年.P174。
[4]黄继昌.检测专用集成电路及其应用.[M]北京:
人民邮电出版社,2006年.P260。
附录I：
总电路图
附录II：
元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
U5，U6，U7，U12
双4选1
数据选择器
74LS153
4个
2
U20
同步十进制
计数器
74LS161
1个
3
U8
主从JK触发器
74LS112
2个
4
发光二极管
TRAFFICLIGHTS
2个
5
R1，R2
电阻
ANALOG
2个
6
BCD数码管
7SEG-BCD
4个
7
C1，C2
电容
CAP10
2个
8
U19
定时器
555
1个
9
U1，U2，U3，U4
十进制
可逆计数器
74LS192
4个
10
U9
译码器
74LS138
1个
11
U11，U13，U14
反相器
74LS04
15个
12
U10，U16，U17
四输入端与门
74LS08
11个
13
U18
二输入或门
74LS32
2个
升级会员 