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塔里木大学信息工程学院课程设计第0页共28页2015届课程设计《交通信号灯的设计》课程设计说明书学生姓名学号所属学院信息工程学院专业班级指导教师教师职称塔里木大学教务处制塔里木大学信息工程学院课程设计第0页共28页目录绪论..............................................................11设计目的和要求..................................................21.1设计任务如下：................................................21.2具体要求如下：................................................31.3应满足的工作时序：............................................32实验器材介绍....................................................43总体设计方案....................................................43.1设计思路：....................................................43.2方案构思......................................................53.3利用EWB实现仿真..............................................63.4开发板实物...................................................104各元件的功能....................................................114.1发光二极管：.................................................114.2电阻与色环电阻识别方法.......................................124.3芯片74LS00功能................................错误!未定义书签。4.4芯片74LS48的功能............................................174.5芯片74LS90的功能.............................................184.6芯片7420的功能..............................................204.7显示数码管...................................................215焊锡注意.......................................................235.1保持合适的温度...............................................235.2用烙铁头对焊点施力是有害的...................................235.3调试前的检查.................................................235.4调试中注意的事项.............................................235.5测量电路中是否接通...........................................245.6通电后的测试.................................................24总结............................................................25致谢............................................................26参考文献.........................................................26塔里木大学信息工程学院课程设计第1页共28页交通信号灯的设计摘要：分析交通信号灯控制系统应用要求及设计原理，利用74lsoo，74ls48,74ls90,74ls00,74ls20等元件设计出能够满足实际应用要求的交通信号灯控制器。通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。因此，在本次课程设计里，将以传统的设计方法为基础来实现设计交通控制信号灯。由交通信号灯控制器课程设计的内容和要求，分析系统的逻辑功能，可以画出系统的原理框图所示。要实现设计要求中交通信号灯的自动控制，由框图可以看出此方案的控制电路主要由时钟信号发生器、计数器、主控制器、信号灯译码驱动电路和数字显示译码驱动电路几部分组成。主控制器和定时计数器必须使用同一脉冲信号，译码电路输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作。主控电路是系统的主要部分，由它控制定时计数电路和译码驱动电路的工作。关键词：控制计数译码显示时钟信号。绪论汽车进入寻常老百姓的家庭，在加上政府大力发展公交车、出租车，使得道路上车辆也来也多，许多大城市如北京、上海、南京等均出现了道路交通超负荷运行的情况。因此，自80年代后期以来，许多城市纷纷扩建城市道路，在道路建设完成的初期，他们也曾有效地改善了交通随我国城市化建设的发展，人民的生活水平日渐提高，越来越多的状况。然而随着交通量的快速增长和缺乏对道路的系统研究和控制，扩建道路并没有充分发挥出预期的作用。而城市道路多十字路口、多交叉的特点，也决定了城市道路的交通状况必然说到这种路况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限制利用好耗费巨资修建的多车道城市道路，缓解城市的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门解决的主要问题。在种情况下，道路交通信号灯开始发挥了越来越重要的作用，并已成为交管部门管理交通的重要工具之一。塔里木大学信息工程学院课程设计第2页共28页交通灯是城市交通的重要指挥系统，与人们的日常生活密切相关。随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科学发展的主流方向。结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统是当前的主要任务，以最大限度地减少了十字路口的车辆平均延误时间，提高了路口通行能力，以达到缓解交通拥挤的目的。1设计目的和要求本次课程设计的目的主要是通过设计交通灯控制电路，了解数字电子技术，巩固和综合运用所学知识，提高分析、解决数字电子技术实际问题的能力，增长自己的知识。如何采用合适的控制方法，最大限度地利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、街区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门解决的主要问题。为此，本次设计的是交通信号灯的设计、仿真和调试。就成乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试进行具体分析讨论。1.1设计任务如下：（1）用红、绿、黄发光二极管做信号灯。（2）设计主干道和支干道的信号灯驱动电路，控制主干道和支干道的红、黄、绿信号灯的亮与灭。（3）设计交通信号灯的时间控制电路，使主干道和支干道交替放行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒；每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒，此时原红灯不变（4）设计放行及等待时间的显示电路，使用十进制数字显示放行及等待时间。提示:本设计主要在EWB的工作环境下设计交通信号灯，测试电路是否正确，塔里木大学信息工程学院课程设计第3页共28页无误再制作实际电路。1.2具体要求如下：1、交通信号灯控制电路应具备时间显示、主干道和支干道交替放行动能。2、整体电路布局合理，线路清晰。3、课程设计说明书条理清晰，结构合理，格式规范。1.3应满足的工作时序：（1）设开始时主干道通行，支干道不通行，这种情况下主绿灯和支红灯亮，持续时间为30秒；（2）30秒后主干道停车，支干道人不通行，这种情况下主黄灯和支红灯，持续时间为5秒；（3）5秒后，主干道不同行，支干道通行，着这种情况下主红灯和支绿灯亮，持续时间为20秒；（4）20秒后主干道人不同行，支干道停车，这种情况下主黄灯和支黄灯，持续时间为5秒，。5秒后又回到第一种情况，如此循环反复。因此，要求主控制器也有四种状态，设这四种状态依次为S1,S2,S3,S4图2-5塔里木大学信息工程学院课程设计第4页共28页2实验器材介绍实验器材如下表1：名称型号个数二端与非门74LS004显示译码器74LS482二-五-十进制计数器74LS903四端与非门74LS202多谐振荡器5551显示数码管D5011A2电阻1K欧姆、68欧姆20发光二极管红、黄、绿6电容100uF、0.01uF23总体设计方案3.1设计思路：(1)系统中要求有30秒，20秒和5秒的三种定时信号，设计三种相应的计时显示器电路。计时顺序用顺时计时。定时的起始信号由主控电路给出，定时时间结束的信号也输入主控电路，并通过主控电路去开启和关闭交通灯或启动另一种计时电路。（2）系统要求定时显示电路的输入信号为秒脉冲信号，设计一个可以实现秒脉冲输出的实际电路。（3）主控电路是整个电路的核心，它的输入信号来自30秒，20秒，5秒三个定时信号。主控电路可以控制各种交通灯的开启和关闭，并反馈信号给计时电路，触发与亮着的信号灯相应的定时电路，使其顺时显示相应时间。塔里木大学信息工程学院课程设计第5页共28页3.2方案构思（1）选用发光二极管，电阻，7400,7448，数码管，7490,7400,7420和电容，555元件来构造电路。（2）发光二极管充当红绿灯，有三个7400控制，发光二极管与7400间接电阻，防止发光二极管烧坏；（3）7400下接两个数码管，两个数码管分别由一个7448控制，数码管与7448间接有电阻，防止数码管被烧坏。（4）两个7448分别下接7490，再通过一个7490来总的控制前两个7490。（5）7490分别下接7400,7420,7420，来辅助7900的进制转换。塔里木大学信息工程学院课程设计第6页共28页3.3利用EWB实现仿真（1）电路图如下：塔里木大学信息工程学院课程设计第7页共28页（2）设计出仿真图后进行仿真，发现该电路能正常运行。图3-15（3）进过仔细分析，设计出电路正反面图：塔里木大学信息工程学院课程设计第8页共28页图3-16正面塔里木大学信息工程学院课程设计第9页共28页图3-17反面塔里木大学信息工程学院课程设计第10页共28页3.4开发板实物塔里木大学信息工程学院课程设计第11页共28页4各元件的功能4.1发光二极管：半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。（1）性能要求1）高可靠性特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。2）高效率LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为