数电课程设计交通灯设计

课程设计课程名称数字电子技术课题名称交通灯控制器专业班级学号姓名指导教师黄望军2014年11月7日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：数字电子技术题目：交通灯控制器专业班级：学生姓名：学号：指导老师黄望军审批：任务书下达日期2014年10月27日设计完成日期2014年11月7日设计内容与设计要求设计内容：交通灯控制器设计：为了确保十字路口的车辆畅通的通行，往往采用自动控制的交通信号来进行指挥。其中红灯亮，表示该条道路禁止通行，黄灯表示停车灯，绿灯表示允许通行。试着设计一个十字路口的交通信号控制器，要求如下：（1）要求甲车道和乙车道两交叉以上的车辆交替运行每次通行时间都设为30s。（2）要求黄灯先亮5s，才能变换车道。黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。（3）时间用数字显示设计要求：1．设计思路清晰，给出整体设计框图2．设计各单元电路，给出具体设计思路、电路图、器件清单；3．总电路设计4．安装调试电路；5．写出设计报告。主要设计条件1.提供面包板、直流稳压电源、示波器；2.提供TTL集成电路芯片、NE555定时器、电阻及电容等；说明书格式1、课程设计报告封面；2、任务书；3、说明书目录；4、设计总体思路；5、单元电路设计；6、总电路设计；7、总结与设计调试总结；8、附录；9、参考文献；进度安排第一周星期一：课题内容介绍和查找资料；星期二：总体电路设计和分电路设计；星期三：领元件；星期四：检查元件，安装电路；星期五：安装、调试电路；第二周星期一：安装、调试电路；星期二：安装、调试电路；星期三：验收电路；星期四：写设计报告、打印相关图纸：星期五：答辩；参考文献《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编《电子技术课程设计指导》彭介华、主编高等教育出版社《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编华中理工出版社。目录设计总体................................................................................................................................1设计要求.............................................................................................................................1设计思路.............................................................................................................................2设计框图.............................................................................................................................4单元电路设计....................................................................................................................4同步十进制计数器.............................................................................................................4译码器.................................................................................................................................4十进制加／减计数器.........................................................................................................9秒脉冲产生器...................................................................................................................12其他元件...........................................................................................................................13总电路...............................................................................................................................14实际接线图........................................................................................................................15安装及调试步骤............................................................................................................15故障分析及电路改进................................................................................................16附录（元器件清单）................................................................................................17参考文献..............................................................................................................................17总结与体会........................................................................................................................18评分表....................................................................................................................................201一、设计总体1.1设计要求1.设计并制作交通灯控制电路；2.电路功能为：1）采用两位数码显示器显示南北方向时间；采用两位数码显示器显示东西方向时间；2）交通灯控制器工作流程如下：1.2设计思路本系统采用主干道和支干道分开实现功能，但又相互配合的思路，用时倒计时计数以及显示信号灯控制电路定时顺序置数电路黄灯闪烁倒计时计数以及显示信号灯控制电路定时顺序置数电路黄灯闪烁秒脉冲产生主干道信号灯控制支干道信号灯控制时间控制配合2间的相关性将主干道与支干道的信号灯的亮灭相联系起来。根据系统的要求：主干道绿灯45秒，支干道绿灯25秒；每次由绿灯变为红灯时，应有5秒黄灯亮作为过渡；则其时间循环图如下所示：图2.2主干道时间循环图图2.3支干道时间循环图对于其中一条干道，系统的工作流程图如下所示：绿灯45秒黄灯5秒红灯30秒主干道循环时间红灯50秒绿灯25秒黄灯5秒支干道循环时间秒脉冲产生秒脉冲信号倒计时工作及显示显示信号灯控制三种灯亮灭顺序置数对计数器置数提供三种灯转换的信号提供一秒的CP脉冲信号提供倒计时到零的信号提供三种预置数闪黄灯3系统工作原理如下：初始状态，对于主干道，计数器预置数30秒，在CP脉冲的作用下开始进行倒计时，当倒计数至零时，可以对信号灯控制电路产生一个上升沿的单脉冲，该脉冲将作为74LS160的脉冲输入，完成一次计数，实现对绿灯，黄灯和红灯的亮灭的控制，此时红灯亮，当三种信号灯完成一次状态变化时，将变化的信号传送给74LS138译码器，由该译码器选中相应的倒计数置，并将该倒计数置给计数器74LS192，完成一次工作循环，然后是5秒的黄灯，最后是30秒的红灯。对于支干道而言，循环时间是35秒，30秒，5秒，其具体的循环过程与主干道一致。1.3总体设计框架二、单元电路设计秒脉冲发生器控制器定时器译码器乙车道信号灯甲车道信号灯42.1同步十进制计数器74ls160的引脚图如图。74LS160的功能表如下输入输出CR’LDCTpCTtCPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30XXX↑XXXX0000010XX↑D3D1D2D3D0D1D2D31111↑XXXX计数110X↑XXXX保持11X0XXXXX保持因为74ls160控制的是从0开始到3是一个循环因此要将其将输出的Q1，Q2通过与与非非门接到置数端的引脚来控制循环52.2译码器二进制译码器的输入是一组二进制代码，输出是一组与输入代码一一对应的高，低电平信号。由于需要反馈信号，需要2进制进行转换，由此用到3-8二进制译码器74138.其引脚图如下：真值表如下输入输出6S132SSA2A1A00Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y×1×××111111110××××1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110从功能表中我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。由该译码器来控制甲乙道的红绿黄灯的状态和74ls192的置数。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。通过74ls138译码器来控制东西，南北方向的六个显示灯7其真值表如下：信号灯信号真值表状态控制器输出主干道信号灯支干道信号灯Y0’Y1’Y2’Y3’R(红)Y（黄）G（绿）r(红）y（黄）g（绿）10000101000100100001001000101080001010100由真值表可知各信号灯的逻辑函数表达式为：G=Y3’Y=Y0’(1HZ)R=（Y1Y2）’g=Y1’y=Y2’(1HZ)r=（Y0Y3）’据上述逻辑函数表达式经化简根后可画出交通灯信号控制2.3十进制加／减计数器74ls192的功能表：9它的主要功能为：①CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。②LD为预置输入控制端，异步预置。③CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。④CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出，⑤BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。74ls192的引脚图如下10通过74ls192来控制倒计时的时间逻辑电路的真值表如下所示：11南北方向东西方向高位低位高位低位ABCDABCD时间ABCDABCD时间Y01100000030101010105Y10000101051100000030显示的时间应该是南北方向29-0、4-0东西方向4-0、29-02.4秒脉冲产生器2.5其他元件121、74ls04六非门的引脚图：真值表如下AY01102、74l00两输入与非门的引脚图真值表如下13ABY0010111011102.6总