交通灯控制电路设计

长沙学院电子技术课程设计说明书题目交通灯控制电路设计系(部)电子信息与电气工程系专业(班级)电气工程及其自动化姓名龙欣学号指导教师张海涛起止日期5.30--6.3电子技术课程设计任务书(27)系（部）：电子信息与电气工程系专业：电气工程及其自动化指导教师：张海涛课题名称交通灯控制电路设计设计内容及要求由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。设计要求：1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法，能够运用所学知识设计一定规模的电路。设计任务：1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计30s和20s计时显示电路。4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s计时显示电路。设计工作量1、系统整体设计；2、系统设计及仿真；3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。进度安排起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注第一天课题介绍，答疑，收集材料第二天设计方案论证第三天进行具体设计第四天进行具体设计第五天编写设计说明书指导老师意见年月日教研室意见年月日长沙学院课程设计鉴定表姓名龙欣学号专业电气班级2设计题目交通灯控制电路设计指导教师张海涛指导教师意见：评定成绩：教师签名：日期：答辩小组意见：评定成绩：答辩小组长签名：日期：教研室意见：最终评定等级：教研室主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等。目录1.设计内容和要求...............................................................................................................................................51.1设计目的...............................................................................................................................................51.2设计内容...............................................................................................................................................51.3设计要求...............................................................................................................................................52.设计方案........................................................................................................................................................52.1设计原理...............................................................................................................................................52.2设计方案...............................................................................................................................................62.3基本元器件的选择选择和电路组成...................................................................................................72.3.1基本元器件的选择...................................................................................................................72.3.2电路组成...................................................................................................................................9....................................................................................................................................................................113.Multisim软件运行仿真...............................................................................................................................113.1运行仿真结果.....................................................................................................................................113.2干道通行状态表.................................................................................................................................123.3运行结果分析.....................................................................................................................................12参考文献............................................................................................................................................................141.设计内容和要求1.1设计目的随着经济的发展，私家车拥有量增加，城市交通压力增大，拥堵日趋严重，设计交通灯控制电路以缓解交通阻力。交通灯在交通环境中扮演着角色，指挥着十字路口的车辆和行人井然有序的安全通过，缓解拥堵，减少交通事故的发生。本文运用数字电路技术知识自行设计一个小型数字系统。通过系统设计、Multisim软件仿真、电路调试，掌握小型系统的组装和调试技术，掌握查阅有关资料的技能。基本任务是设计一个交通灯控制电路小型模拟电子系统。1.2设计内容由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。1.3设计要求1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法，能够运用所学知识设计一定规模的电路。设计任务：1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计30s和20s计时显示电路。4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s计时显示电路。2.设计方案2.1设计原理【2】根据设计要求，允许通行时亮绿灯，主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡。即：主干道绿灯亮30秒后，黄灯亮5秒，在这35秒内，支干道的红灯一直亮着，之后支干道绿灯亮20秒后，黄灯亮5秒，在这25秒内，主干道的红灯一直亮着，并依次循环(如图2.1)主干道通行30秒主干道绿灯亮支干道通行20s，支干道绿灯亮支干道停止通行35秒，支干道红灯亮5s的黄灯作为过渡文本停止通行，红灯亮25秒5s的黄灯作为过渡文本图2.12.2设计方案交通灯控制电路设计主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是此系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器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，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。秒脉冲发生器定时器控制器译码器主干道信号灯支干道信号灯TLTVST图2.2TL:表示主干道或支干道绿灯亮的时间间隔，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。2.3基本元器件的选择选择和电路组成2.3.1基本元器件的选择（1）信号源1个（时钟脉冲源）每隔1秒进行倒计时，T=1/f选择频率为1Hz的脉冲源。如图图2.3.1（2）芯片：（74LS190）×2片，（74LS163）×1片，（74LS138）×1片，如图图2.3.274LS190芯片引脚图图2.3.374LS163芯片引脚图图2.3.474LS138芯片引脚图（3）逻辑门：74LS02D或非门×2个，74LS08D与门×7个，74LS32D或门×2个，74LS04D非门×5个，74LS20D四输入与非门×1个；（4）倒计时显示器：四引脚共阴极数码管×2个如图图2.3.5四引脚共阴极数码（5）交通灯TRAFFIC_LIGHT_SINGLE×2个如图图2.3.6交通灯TRAFFIC_LIGHT_SINGLE2.3.2电路组成1.控制器由74LS163芯片以及其他的逻辑门构成。74LS163芯片与74LS190芯片连接采集脉冲信号，进行加计数，并输出逻辑电平信号，控制3-8译码器，从而控制红绿灯的亮灭。74lLS163工作原理：74lLS163是单时钟同步十六进制计数器，有置零和置数功能，时钟作用在上升沿。因为是同步计数器，当译出置数信号时必须等到时钟信号上升沿到来时才能置数，但上升沿到来时计数器又向高一位计数了。假设用74LS163芯片构成一个八进制计数器，在0111＝7时译出置数信号与进位