电子技术课程设计交通灯控制电路设计.pdf
电子技术课程设计报告 交通灯控制电路设计 上海大学机自学院自动化系 电气工程专业 姓名:学号:指导老师:徐美华 目录 目录 .错.误!未定义书签。一、主要用途：.2.二、设计任务及要求：.2.三、设计思路步骤及仿真调试 .3.1.设计分析 .3.2.交通灯模块：.3.3.脉冲信号模块 .4.4.减法计数器及数码显示管模块 .4.5.控制模块 .4.6.对所使用芯片进行介绍：.5.7.交通灯工作图 .8.四、实习小结 .9.一、主要用途：有效管制交通、疏导交通流量、提高道路通行能力、有利于减少交通 事故。二、设计任务及要求：设计一个主干道和支干道十字路口的交通灯控制电路，其要求如 下：1.一般情况下，保持主干道畅通，主干道路灯亮、支干道红灯亮，并且主干灯亮的时间不少于 60 S；2.当主干道绿灯亮超过 60 S，且支干道有车时，主干道红灯亮，支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过 30S；3.每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮 5S。三、设计思路步骤及仿真调试 1.设计分析 计数器能进行 60 进制、30 进制以及 5 进制的减数计数，在计数器与 译码器及与非门的工作下实现交通灯信号灯的切换。有以下四个状态：a.主干道绿灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许车辆通行，支干道禁止 车辆通行。当主干道绿灯亮够 60 秒后，控制器发出状态转换信号，系统 进入下一个状态。b.主干道黄灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许超过停车线的车辆继续 通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，支干道禁止车辆通行。当主干道 黄灯亮够 5 秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。c.主干道红灯亮，支干道绿灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许 车辆通行，当支干道绿灯亮够 30 秒后，控制器发出状态转换信号，系统 进入下一个状态。d.主干道红灯亮，支干道黄灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许 超过停车线的车辆通行，而未超过停车线的车辆禁止通行。当支干道红灯 亮够 5 秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。2.交通灯模块：设主干道红灯、黄灯、绿灯分别为 XI、X2、X3;支干道红灯，黄灯、绿灯 分别为 Y1、Y2、Y3,如下图所示。3脉冲信号模块 因为 T=1=1s f 所以通过 1HZ 的方波脉冲信号产生周期为 1s 的时钟信号，如图 2.3 所示。图 2.3 4.减法计数器及数码显示管模块 选用 74LS192 构成减法计数器，当进入黄灯模式，右边的计数器进行 5 秒钟的脉冲倒数，当倒数结束时 BO 端输出一低电平信号，促发左边的减 法计数器进入工作状态，从而实现交通灯的倒计时时间控制。图 2.4 5.控制模块 使用 74LS169 十进制计数器构成三进制的加法计数器，同时组合 74LS138 数据选择器及与非门控制三个颜色交通灯的亮与灭。图 2.56对所使用芯片进行介绍:(1)74LS192 a.74LS192 是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和 置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：图 2.6.1(a)引脚排 图逻辑符号 图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非 同步借位输出端，P0 P1、P2、P3 为计数器输入端，为清除端，Q0 Q1 Q2 Q3 为数据输出端。b.其功能表如下：输入 输出 MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 X X X X X X X 0 0 0 0 0 0 X X d c b a d c b a 0 1 1 X X X X 加计数 0 1 1 X X X X 减计数 表 5-2 74LS192 的功能表ENP 计数控制端 QA-QD 输出端 ENT 计数控制端 CLK 时钟输入端 CLR 异步清零端（低电平有效）LOAD 同步并行置入端（低电平有效）QBQENF RCO EM 74LS16Dn U1 (2)74LS160 a.74LS160 为可预置的十进制同步计数器，其管脚图如图所示:RCO 进位输出端 图 2.6.2 b.74LS160 功能表:(3)74LS138 a.74LS138 为 3 线8 线译码器，其引脚排列及逻辑符号如下所示:A0A2 地址输入端 STA（E1）:选通端/STB（/E2）、/STC（/E3）:选通端（低电平有效）/Y0/Y7:输出端（低电平有效）VCC 电源正 GND 地 A0A2 对应 Y Y7;A0,A1,A2 以二进制形式输入，然后转换成十进 L 制，对应相应丫的序号输出低电平，其他均为高电平；2.6.3(a)2.6.3(b)b.74LS138 真值表 输入 输出 ST A/ST B/ST C A2 A1 A0/Y0/Y1/Y2/Y3/Y4/Y5/Y6/Y7 X H X X X X H H H H H H H H X X H X X X H H H H H H H H L X X X X X H H H H H H H H H L L L L L L H H H H H H H H L L L L H H L H H H H H H H L L L H L H H L H H H H H H L L L H H H H H L H H H H H L L H L L H H H H L H H H H L L H L H H H H H H L H H H L L H H L H H H H H H L H H L L H H H H H H H H H H L 7.交通灯工作图 状态一：图 2.7.1 符合设计要求 1：一般情况下，保持主干道畅通，主干道路灯亮、支干道红灯亮，并且主干灯亮的时间不少于 60 S；状态二：图 2.7.2 符合设计要求 3：每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮 5S。状态三:图 2.7.3 符合设计要求2:当主干道绿灯亮超过60 S，且支干道有车时，主干道红 灯亮，支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过 30S；状态四:图 2.7.4 符合设计要求 3:每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮 5S。综上所述:该交通灯符合设计要求。总图如下:图 2.7.5 四、实习小结 通过一周的电子技术课程设计，在不断的努力尝试和思考总结后，我 完成了交通灯控制电路。在这次的实习中，由于数电是我们上一学期学习 的课程，相较模电更为熟悉，在运用的过程中，更让我感到亲切，但这并 不代表在实际的操作过程中遇到的困难比模电项目少。从网上的资料搜索 到资料理解吸收再到电路的调试，每一步无不是一波三折的。但当我一步 一步最终完成整个设计后，我也得到了巨大的成就感。我第一次发现自己 所学的东西原来离这个社会这么近，通过自己的设计思维以及我现有的知 识，我真正可以学以致用做出一有实际功能的电路，虽说只是模拟仿真，但这让我感到很神奇也很有趣，大大增加了我对自己专业的认识和兴趣。当然，在设计电路的同时，我深深感受到自己的专业知识的不足，这让我 明白了专业知识是一切设计、一切理论的基础，学好专业课不仅仅是应付 考试这么简单的。经过这次课程设计，我学到很多东西，虽然有些辛苦，但我感觉很值得。
