交通灯控制电路数电课程设计方案数字电路课程设计方案 .docx

精品名师归纳总结数字电路课程设计交通灯掌握电路系别：电气工程及其自动化专业：通信工程班级： 10 1 班姓名：马书亮学号： 1016303002指导老师：苏玉娜第一章 序 言随着社会的飞速进展，城市交通问题日益凸显严峻，特别在城市街道的十字叉路口，频繁发生交通问题，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条街上都有一组红、黄、绿交通信号灯。其中红灯亮，表示道路禁止通行。黄灯亮可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结表示该道路上未过停车线的车辆禁止通行，已经过停车线的的车辆连续通行。 绿灯亮表示道路答应通行。交通灯掌握电路自动掌握十字路口的红、黄、绿交通灯。交通灯通过的状态转换，指挥车辆行人通行，保证车辆行人的安全，实现十字路口交通治理自动化。其次章 设计任务书一、设计题目： 交通灯掌握电路二、技术内容及要求：1、设计任务设计一个十字路口的交通信号灯掌握器，掌握A、B 两条交叉道路上的车辆通行，详细要求如下：a） 每条道路设一组信号灯，每组信号灯由红、黄、绿3 个灯组成， 绿灯表示答应通行，红灯表示禁止通行，黄灯表示该车道上已通 过停车线的车辆连续通行，未过停车线的车辆停止通行。b） 每条道路上每次通行的时间为 25s.c） 每次变换通行车道之前，要求黄灯先亮5s,才能转变换车道。d）黄灯亮时，要求每秒钟闪耀一次。2、设计目的通过本设计熟识用中规模集成电路进行时序规律电路和组合规律电路设计的方法，把握简洁数字掌握器的设计方法。元件名型号74LS163D74LS465N74LS190D NC7S08_5VNC7S04_5V数量1 个3 个2 个6 个5 个5.1k 1 个三、给定条件及器件集成电路NC7ST02_5VNC7S32_5V1 个1 个1 个电阻47k5.6k2001 个1 个7 个可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电容10 uF2 个0 1uF2 个红色3 个可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结发光二极管黄色2 个绿色2 个可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三极管3DG1 个导线如干四、设计内容1. 电路各部分的组成和工作原理。2. 元器件的选取及其电路规律图和功能。3. 电路各部分的调试方法。4. 在整机电路的设计调试过程中，遇到什么问题，其缘由及解决的方法。第三章 电路组成和工作原理1. 分析系统的规律功能，画出其框图设系统工作的十字路口由主、支两条干道构成，4 路口均设红、黄、绿三 色信号灯和用于计时的2 位由数码管显示的十进制计数器，其示意图如图5 1所示。图 1 十字路口交通信号灯掌握示意图依据交通规章，交通信号灯自动定时掌握器所需实现的功能如下：1> 主、支干道交替通行，通行时间均可在0 99 s内任意设定。2> 每次绿灯换红灯前，黄灯先亮较短时间 也可在 0 99 s内任意设定 >， 用以等待十字路口内滞留车辆通过。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3> 主支干道通行时间和黄灯亮的时间均可由同一计数器按减计数方式计数 零状态瞬时进行状态的转换，视为无效态>。4> 在减计数器回零瞬时完成十字路口通行状态的转换 换灯>。5> 计数器的状态由 EWB 显示器件库中的带译码器七段数码管显示， 红、黄、绿三色信号灯由EWB 显示器件库中的指示灯模拟2. 系统工作流程图设主干道通行时间为 N1，支干道通行时间为 N2，主、支干道黄灯亮的时间均为 N3，通常设置为 N1>N2>N3。系统工作流程图如图5-2 所示。3. 系统硬件框图图 3 硬件结构框图<1）如图 2 所示，主干道绿灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上的车辆答应通行，支干道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔N1时，掌握器发出状态信号，转到下一工作状态。<2）主干道黄灯亮，支干道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆连续通行，支干道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔 N3时，掌握器发出状态转换信号，转到下一工作状态。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结<3）主干道红灯亮，支干道绿灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上的 车辆答应通行，绿灯亮足规定的时间间隔N2时，掌握器发出状态转换信号， 转到下一工作状态。<4）主干道红灯亮，支干道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，支干道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆连续通行。黄灯亮足规定的时间间隔 N3 时，掌握器发出状态转换信号，系统又转换到第<1）种工作状态。第四章 设计步骤及方法一、列出掌握器与信号灯的关系表：(1) 状态掌握器 : 由流程图可见 , 系统有 4 种不同的工作状态 S0 S3>， 选用 4 位二进制递增集成计数器 74163 作状态掌握器， 74163 的功能表如图 所示，电路符号在图中可见，取底两位输出 QB、QA作状态掌握器的输出。状态编码 S0、S1、S2、S3 分别为 00、01、10、11.状态QB QA主干道R<红） Y< 黄） G< 绿）支干道r< 红） y< 黄） g< 绿）(2) 状态译码器：以状态掌握器输出 <QB、QA）作为译码器的输入变量，依据四个不同通行状态对主、支干道三色信号灯的掌握要求，列出灯的掌握要求，列出灯控函数真值表，如表X 所示。00001100010101001010000111100010表 2、灯控函数真值表可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据灯控函数规律表达式，可写出由与门和非门组成的状态译码器电 路，如图 3 所示。将状态掌握器，状态译码器以及模拟三色信号灯相连接， 构成三色信号灯规律掌握电路。图 4 三色信号灯规律掌握电路黄灯闪耀掌握：要求黄灯每秒闪一次，即黄灯0.5秒亮， 0.5秒灭，故用一个频率为 2 的脉冲与掌握黄灯的输出信号用一个与门连接进来再接到黄灯就可以实现<3）信号灯计时显示规律电路选用两片 74190<功能表如表 2 所示） 十进制可逆计数器构成2 位十进制可预置数的减法计数器，如图5 所示。74190 具有异步并行置数功能、保持功能，虽然没有专用的清零输入端，但可以借助 QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功能。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结两片计数器之间采纳异步连接方式，利用个位计数器的借位输出脉冲<RCO） 直接作为十位计数器的计数脉冲<CLK），个位计数器输入秒脉冲作为计数脉冲。选用两片只带译码器功能的七段显示数码管实现两位十进制数显示。 D1、C1、B1、A1 和 D0、CO、B0、A0 是十位和个位计数器的8421 码置数输入端。由 74190 功能表可知，该计数器在零状态时RCO端 输出低电平。将个位与十位计数器的RCO端通过或门掌握两片计数器的置数掌握端LOAD<低电平有效），从而实现了计数器减计数至“00”状态瞬时完成置数的要求。将数据输入端的 8421BCD码置入计数器。可以挑选 100 以内的预置数值，实现 0100s 内的计时显示要求。图 5 信号灯计时显示规律电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结表 274190功能表<4）信号灯次序定时置数规律电路 为使系统简化，如上所述，用同一减法计数器分时显示主、支干道通行时间 <即主、支干道绿灯亮的时间）和主支干道通行转换中黄灯亮的时间，为此，必需解决好按次序定时置数问题。5> 秒脉冲发生器秒脉冲发生器可由 555 多谐振荡器构成，为简化电路，可直接选用秒脉冲信号源代替秒脉冲发生器。1234555 定时器<又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。按其工艺分双极型和 CMOS 型两类，其应用特别广泛。1 555 定时器的组成和功能VCCRD84D可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结55KV CV1TH65KTL2V2+RA 1-+- A 2S&Q1Q3&Q可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结C可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图615555K1VSSD7T定时器组成框图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结它的各个引脚功能如下：1 脚：外接电源负端 VSS或接的，一般情形下接的。B8 脚：外接电源 V CC，双极型时基电路 V CC 的范畴是 4.5 16V，CMOS 型时基电路 V CC 的范畴为 3 18V。一般用 5V。3 脚：输出端 Vo2 脚：低触发端可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6 脚： TH 高触发端4 脚：是直接清零端。当端接低电平，就时基电路不工作，此时不论、TH 处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5 脚： VC 为掌握电压端。如此端外接电压，就可转变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F 电容接的，以防引入干扰。 7 脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。在 1 脚接的， 5 脚未外接电压，两个比较器A 1 、A 2 基准电压分别为的情形下， 555 时基电路的功能表如表 61 示。表 61555 定时器的功能表清零端高触发端 TH低触发端Qn+1放电管 T功能0 0导通直接清零1 0导通置 011截止置 11Qn不变保持VCC可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结VCC8U54RQCC3R2V15K27可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结VCCTRIG5DNDIS6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结+CVOLC3GTTHRR6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结10uFGNDNE555168KCP可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结+C1C20.1uF10uF可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 6 秒脉冲发生器原理图如图 6 所示， R6、C2组成一个串联 RC充放电电路，在 NE555的 7 脚上输出一个方波信号， C2上得到一个三角波。此三角波送到NE555的 2 脚输入端。由 NE555内部的比较器和门电路共同作用，维护7 脚上的方波信号和 3 脚上的输出方波。6>次序定时置数掌握电路 为了使次序定时置数规律电路中的三片 744665一次数序工作 ,并保证三片 74465 任何时刻只能有一片选通 ,其他两片输出端均处于高组态.需要设计次序定时置数掌握电路 ,图 8 交通信号灯自动指挥系统中与子电路 ”灯控规律 ”相连接的两个非门 一个或非门可实现这一功能 .二、单元电路的设计表 6.74LS163 功能表输CR 0入LDCTPCPTCPD0D1D2D3输Q0 0出Q1Q2Q3×××××××00010××d0d1d2d3d0d1d2d31111××××计数110×××××保持11×0×××××保持其工作原理为：由秒脉冲发生器产生的秒脉冲CP分别送给两个 74LS163的清零端 2 处。如下列图：输入端 3.4.5.6分别接的 . 。U1的 7 和 10 与 U2的 15 相连。. 即：只有当时 15 处产生一个高电平脉冲时才能触发U1中的 14 产生脉冲同时和 U3A中的 2 下作用产生脉冲。 74LS00在 ST中 12.13 共同作用下将信号 11 分别送给 U1 和 U2 的 SR。可以得到 TY和 TY非是秒脉冲的 4 倍。 TL 和 TL 非的结果是秒脉冲的 24 倍。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第五章 总结1、通过这次课程设计，加强了我的动手、摸索和解决问题的才能。在整个设计过程中，我总共想过两个方案，另一个弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。所以又花了两天的时间做出这个方案，这个方案相对比较简洁，包括电路原理和连接，和芯片上的挑选，这个方案总共用了 6 个芯片。在设计过程中，常常会遇到这样的情形，就是心里老想着这样的解法可以行的通，但实际接上电路，总实现不了。所以这几天不管做什么，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。功夫不负有心人，经过几天的摸索，终于得到了想要的结果。我懂得做课程设计同时也是对课本学问的巩固和加强，平常看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，哪些问题就迎刃而解了。而且仍可以记住许多东西，比如一些芯片的功能，平常看课本这次看了，下次就忘了，主要是由于没有动手实践过吧！学问来源于实践，实践是熟识的动力和最终目的，时间是检验真理的唯独标准，故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之 大。参考文献电子技术基础 <数字部分）康华光主编华中理工高校电子学教研室电子技术基础 <模拟部分）康华光主编华中理工高校电子学教研室现代电子技术实践课程指导谢云易波主编机械工业出版社电子技术试验与课程设计毕满清主编机械工业出版社可编辑资料 - - - 欢迎下载