电工课程设计交通信号灯原理设计.docx

1、电工课程设计交通信号灯原理设计电子与电工技术课程设计实验报告题目：交通信号灯操纵电路设计专业： 班级： 学号：姓名： 指导教师：时刻：一、设计任务及要求为了确保十字路口的车辆顺利通过，往往采纳自动操纵的交通灯信号灯来进行指挥。（1）其中红灯（R）亮表示该条道路禁止通行；（2）黄灯（Y）亮表示停车，绿灯（G）亮表示许诺通行；（3）黄灯亮时要求每秒钟闪亮一次；（4）东西、南北方向除有红（R）、黄（Y）、绿（G）灯指示外，每一种灯亮的时刻都用显示器进行显示（采纳倒计时的方式）；二、课程设计实验预习要求（1）温习数字系统设计基础。（2）温习多路数据选择器、二进制同步计数器的工作原理。（3）依照交通灯操

2、纵系统框图，画出完整电路图。三、设计原理与电路1.分析系统逻辑功能，画出系统框图操纵系统原理图交通灯原理操纵如上图所示，它要紧由秒脉冲发生器、按时器、译码器、操纵器等部份组成。秒脉冲发生器是本实验中操纵器和按时器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯操纵信号，经驱动电路驱动后驱动信号灯工作，操纵器是系统的要紧部份，由它同意来自按时器的信息后操纵译码器工作。1）操纵器操纵器是交通治理的核心，它应该能够依照交通治理规那么操纵信号灯工作。（1）交通灯的四种工作状态的转变是由操纵器进行操纵转换的，它们的工作方式知足如右图顺序工作流程，设东西向的红、黄、绿灯别离为EW(R)、EW(Y)、EW(G)，南北

3、向的红、黄、绿灯别离为NS(R)、NS(Y)、NS(G）。状态1：东西方向车道的绿灯亮，车道通行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行。状态2：东西方向车道的黄灯亮，车道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行；状态3：东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道通行；状态4：东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道缓行；四个状态历时所占比例别离为5:1:5:1,因此，计数器每次工作的循环周期为12，因此能够选择12进制计数器。计数器能够用单触发器组成，也能够用中规模74LS164八位移位寄放器组成钮环形12进制计数器，钮环形计数器的工作状态如下表所示：依

4、照状态表，列出东西方向和南北方向绿、黄、红的逻辑表达式：东西方向 绿: 黄: 红: 南北方向 绿: 黄: 红: 由于黄灯要求闪耀几回，因此历时标1秒和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。交通灯时序工作流程图（2）显示操纵部份显示操纵部份是一个按时操纵电路。当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对方的红灯信号操纵），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”而停止。译码显示可用74LS248 BCD码七段译码器，显示器用LED显示器，计数器采纳可预置加、减法计数器，如74LS168，74LS193等。倒计时计数器十字路口要有数字显示，作为时刻提示，以便人们更直观的把握时刻。两个方向的工作时序

5、：东西向亮红灯时刻应等于南北向亮黄灯和绿灯时刻之和，南北向亮红灯应等于东西向亮黄灯和绿灯时刻之和。假设每一个单位时刻为5s，那么南北、东西向绿、黄、红灯亮时刻别离为25，5，30s，一次循环为60s。其中，红灯亮的时刻为绿灯、黄灯亮的时刻之和，黄灯是间歇闪耀。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式工作，直到减到数为“0”。十字路口绿、红、绿灯互换，一次工作循环终止，再进入下一步某方向的工作循环。在倒计时进程中，计数器还向译码器提供模5的按时信号T5和模0的按时信号T0。计数器选用集成电路74LS168进行设计。74LS168是十进制4位同步可逆计数器。74LS168引

6、脚图和功能图现选用两个74LS168芯片级联成一个从可任意设按时刻0099倒计时的计数器，将计数器的P、T接地，将东西方向的两个计数器LD通过与非门连接起来，十位的CP端与个位的UD端相连，将十位的A,C,D接地，B端接“1”，个位的A,B,D接地，C端接“1”，输出端依次与74LS248相连。南北方向的计数器，接线与东西方向的相同，其中作为个位数的74LS168芯片的CLK接秒脉冲发生器（频率为1），当个位数减到0时，再减1就会变成9，0（0000）和9（1001）之间的QA、QD同时由0变成1，把QA、QD与起来接在十位数的CLK端，现在会给十位数74LS168芯片一个脉冲数字减1，相当于

7、借位。决定倒计时是置数，仍是计数。工作开始时，LD为0，计数器预置数，置完数后，LD变成1，计数器开始倒计时。当倒计时减到数00时，LD又变成0，计数器又预置数，以后又倒计时，如此循环下去。显示操纵与译码器向译码器提供模5的按时信号T5和模0的按时信号T0：T0表示倒计时减到数“00”（也即绿灯的预置时刻，因为到00时，计数重视新置数），T0=1，现在T0给译码器一个脉冲，使信号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。接法为：把两个74LS168计数器的8个输出端用一个集成的八输入一输出或门连起来。T5表示倒计时减到数“05”时。T5=1，现在T5给译码器一个脉冲，使信号灯发生转换，

8、绿灯的变成黄灯，红灯的不变。接法为：当减到数为“05”（0000 0101）时，把十位计数器的输出端QA、QB、QC、QD连同个位计数器的输出端QB、QD用一个或非门连起来，再把那个或非门与个位计数器的输出端QA、QC用一个与非门连接起来。译码器的要紧任务是将操纵器的输出74LS248是BCD码到七段码的显示译码器，它能够直接驱动共阴极数码管。74LS248的外引线排列图和状态表（3）夜间黄灯闪烁操纵在夜间将开关S1接地，现在，东西、南北方向的红灯和绿灯输入的是低电平，因此红灯和绿灯不亮，黄灯输入的是频率为“1”的脉冲，黄灯以频率为“1”闪烁。2）汽车模拟操纵电路当某一方向绿灯亮时，这一方向的

9、发光二极管接通，并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当碰到黄灯亮时，移位放光二极管就停止，而过了十字路口的移位发光二极管继续向前移动；红灯亮时，那么另一方向转为绿灯亮，那么，这一方向的LED发光二极管就开始移位（表示这一方向的车辆行驶）。它由74LS164组成钮环形计数器，由秒脉冲电路经分频后（4分频）输入给74LS164，如此，74LS164为每4秒向前移一名（计数一次）74LS164外引线及排列图74LS164真值表74LS164时序图汽车模拟操纵电路图五、实验仪器及设备（1）数字电子技术实验系统箱（2）直流稳压电源（3）交通信号灯（4）集成电路：74LS168,74LS248,及门电路等

10、（5）电阻（6）开关六、实验结果分析用移位寄放器组成汽车模拟操纵系统，当某一方向绿灯亮时，那么绿灯亮“G”信号，使该电路方向的移位通路打开，而当黄、红灯亮时，那么该方向的移位停止，为南北方向的汽车模拟操纵电路。当东西方向绿灯亮，而南北方向红灯亮时，南北方向的74LS168以减法计数器方式工作，从数字“30”开始向下减，当减到“5”时，绿灯灭而黄灯亮（闪耀）直至到“0”，然后红灯亮。计数器又从“30”开始以减法计数，一直到“0”，然后绿灯亮，进入下一个循环。由于公路在不同时刻段内，行车量不同，能够修转业车时刻，以改变交通状况。七、参考资料一、电子线路技术实验与课程设计二、数字电子技术简明教程3、

11、数字电子技术实验教程八、总结体会开始拿到题目的时候，还不明白怎么去做，因为自己对这门课的一样设计都不怎么会。对很多芯片的功能都不是很清楚。通过这次的课程设计增强了我动手、试探和解决问题的能力。此刻设计已经做好了，自己感觉仍是比较好的，尽管花了很多时刻，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明白得，很多以前不是很懂的问题此刻大体上已经解决了。在课程设计的进程中，关于同一个问题，我想过很多个方案。像计数器的的接法，我都想了很多不同的接法，运用不同的芯片进行比较，最后仍是采取了上面的方式进行连接。在连线的进程中，常常会碰到一些问题，比如接错线，无心中删除一些线等，有时会感到力不从心的。从开始做课程设计那天起头脑中天天都想着一样的问题，怎么去接线，怎么把电路弄得加倍简单，怎么是他人更易看懂。但似乎时刻过的专门快，用了好几天才把它完全做好。完成后内心有种说不出的快乐。这次课程设计以后，我明白了，做任何情形都要认真认真，不然的话你会花更多的时刻才会做好。课程设计有利于提高咱们的动手能力，把咱们所学的东西运用到实际生活中去。同时也丰硕了咱们的业余生活。提高了咱们对知识的明白得。