交通灯设计实验报告.pdf

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1、 目录 目录-第一页 实验目的-第二页 系统设计-第三页 安装调试-第七页 元器件及清单-第九页 心得体会-第十页 参考文献-第十一页 交通灯设计报告 1 一、实验目的 1.设计交通信号灯控制逻辑电路。二、相关知识 1)十字路口的交通灯指挥着人和车辆的安全运行，实现红绿灯的自动指挥是城市交通管理现代化的重要课题。通常红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮，表示停车；绿灯（G）亮，表示该条道路允许通行。2)本实验要利用 proteus 设计仿真实现一个十字路口的交通灯控制系统，与其他控制系统一样，本系统划分为控制器和受控电路两部分。控制器使整个系统按设定的工作方式交替指挥车辆及行人的通

2、行，并接收受控部分的反馈信号，决定其状态转换方向及输出信号，控制整个系统的工作过程。三、实验任务 a)满足图 1 所示的顺序工作流程。图中设南北方向的红，黄，绿灯分别为 NSR,NSY,NSG，东西方向的红，黄，绿灯分别 EWR,EWY,EWG。他们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。b)应满足两个方向的工作时序；即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄绿灯时间之和；南北方向亮红灯时间等于东西方向亮黄，绿灯时间之和。时序公作流程图如图 2。假设每个单位为 4s，则南北，

3、东西方向绿，黄，红灯亮时间分别为 20s,4s,24s，一次循环为 48s。其中红灯亮的时间是绿灯，黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。c)其中路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观的把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减 1 计数方式工作，直至减到“0”，十字路口红绿灯交换，一次工作循环结束，然后进入下一步另一方向的工作循环。d)可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。四、系统设计（包括设计思路，总体框图，分块设计）(一)设计思路 i.总体设计-输入部分：1)用 555 定时器构成脉冲 1Hz 的基准信号，在进过 74ls163 构成 4 进置的计数器，则输入

4、部分最终输入的信号为 4s 的基准信号。ii.总体设计-控制部分：2)利用 8 位移位寄存器 74LS164 作为中心控制芯片，进过一些逻辑门组成控制南交通灯设计报告 2 北方向，和东西方向交通灯的亮灭。iii.总体设计-输出部分:3)输出部分分为交通灯的输出和计时器的输出，交通灯的输出利用红，黄，绿色的发光二极管构成，计时器的输出利用 74LS248BCD 七段译码驱动器和LC5011-11 数码管构成。(二)总体框图 a)输入输出框图 b)模块示意图 CLK 开关 1 数码管显示输出 东西向 交通灯 南北向 交通灯 中央控制器 控制器 系统复位 交通灯设计报告 3 c)状态转移列表 红绿灯

5、显示状态 状态 S0 南北绿灯亮，东西红灯亮，东西禁止 S1 南北黄灯亮，东西红灯亮，东西禁止 S2 南北红灯亮，东西绿灯亮，南北禁止 S3 南北红灯亮，东西黄灯亮，南北禁止 控制器 南北灯（包括禁止左转灯）东西灯（包括禁止左转灯）复位 4进制计数器 时钟 时间计数器 译码器 时间倒计时显示 交通灯设计报告 4 （三）分块设计 A.单次手动和脉冲电路 单次手动和脉冲电路如图 3 所示。单次脉冲是由两个与非门组成的 RS 触发器产生，当 S2在手动位置，且按下 S1时，有一个脉冲输出使 74LS164 移位计数，实现手动控制。当 S2在自动位置时，由秒脉冲电路经分频后输出给 74LS164，这样

6、，74LS164 为每 4 秒向前移一位（计数一次）。脉冲电路可以由晶振或 555定时器构成；图 3 B.控制器电路 本实验选用 8 位寄存器 74LS164 组成扭环行十二进制计数器。扭环型十二进制计数器的模块电路图 4 示：表 5 扭环形十二进制计数器的状态表 VCCVCCGNDGNDR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1555R151kR280kC110ufC20.01ufD03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS163123U3:A74LS00R3240D1LED-GREEN123U4:A74L

7、S08456U3:B74LS001098U3:C74LS00R410kR510k 0U1R1U2:AU3:AU3:BU2:B0U3:CU3:DU4:AU4:BU5:AU5:BU6:AU6:BU6:C 交通灯设计报告 5 t 计数器输出 南北方向 东西方向 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 NSG NSY NSR EWG EWY EWR 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 3 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 4 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1

8、5 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 6 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 8 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 9 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 10 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 根据状态表，不难列出东西方向和南北方向绿，黄，红灯的逻辑表达式：东西方向 绿灯：EWG=Q4Q5 黄灯：EWY=Q4Q5 红灯：EWR=Q5 南北方向：绿灯：NSG=Q4Q5 黄灯：NSY=Q4Q5 红灯：NSR=Q5 由于黄灯要求闪烁几次，所以用基 1s 和 EWY 或 NSY 黄灯

9、信号相与。C.显示输出模块电路 本实验译码显示选用 BCD 码七段译码器 74LS248，显示器选用 LC5011-11 公阴极 LED 显示器，计数器选用可预制加减法计数器 74LS168.计数器做成二十四进制减法计数器.在减法计数器开始之前，由红灯亮信号使减法计数器先置如数据，图中接入 U/D 和 LD 的信号就是由黄灯亮（Y=1）时，置入数据。黄灯灭（Y=0），而红灯亮（R=1）时，开始计数。交通灯设计报告 6 （五）安装调试 控制器电路调试。用逻辑开关代替秒脉冲作时钟信号，观察控制器是否按设计要求进行工作：下图为 proteus 仿真 VCCGNDGNDVCCVCCGNDVCCGNDS

10、RG8RC1/-&1D1324561081112913U174LS164R110kD1LED-GREEND2LED-YELLOWD3LED-REDD4LED-GREEND5LED-YELLOWD6LED-RED12345678161514131211109RN12401 21312U2:A74LS11123U3:A74LS08456U3:B74LS083 4 56U2:B74LS119108U3:C74LS08121311U3:D74LS08123U4:A74LS32456U4:B74LS32123U5:A74LS08456U5:B74LS0812U6:A74LS0434U6:B74LS045

11、6U6:C74LS04R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U7555R250kR381kC110ufC20.01ufD03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U874LS1639108U5:C74LS08123U9:A74LS00R4240D7LED-RED 交通灯设计报告 7 译码电路的调试。用逻辑开关代替输入信号，检查显示器件是否按设计要求正常显示。整机调试。各模块电路均正常工作后，将他们连接起来，进行整机调试。此时在秒脉冲信号作用下，电路按设计要求进行工作。、D1D2D3D4D5D6 状态一 D1LED-GRE

12、END2LED-YELLOWD3LED-REDD4LED-GREEND5LED-YELLOWD6LED-RED 状态二 D1LED-GREEND2LED-YELLOWD3LED-REDD4LED-GREEND5LED-YELLOWD6LED-RED 状态三 D1LED-GREEND2LED-YELLOWD3LED-REDD4LED-GREEND5LED-YELLOWD6LED-RED 状态四 交通灯设计报告 8 (六)元器件清单 交通灯控制系统元器件清单 序号 元器件名称 规格型号 数量 1 定时器 555 1 2 十进制同步加减计数器 74LS168 4 3 BCD 七段译码驱动器 74LS

13、248 4 4 数码管 LC5011-11 4 5 8 位移位寄存器 74LS164 1 6 四 2 输入与非门 74LS00 1 7 四 2 输入与门 74LS8 2 8 四非门 74LS04 1 9 三 3 输入与门 74LS11 1 10 四 2 输入或门 74LS32 1 11 双 D 边沿触发器 74LS74 1 12 电阻 10k,200 4,42 13 可调电阻 47k 1 14 电容 10uf,4.7uf,0.01uf 2,2,2 15 发光二极管 6 16 开关 3 交通灯设计报告 9 （七）心得体会 通过一个礼拜的学习和实践，自己确实感觉掌握了不少东西，而且这些东西在过去自

14、己一直认为那时很深奥的，这些知识在我今后的工作中将湖二日秒年个 我受益匪浅。现在设计总算是基本上完成，虽然觉得有点辛苦，但是确很充实，而且小有成就感。总之，在这次设计中我学到了不少新知识，了解了很多的设计思想与方法，我也将继续努力，不断地完善和充实自己。在这次设计中，我才发现我们还有很多东西都不曾了解，有很多东西我们都还没熟练掌握。这次设计，是把我们所学的基础知识和具体操作相结合的一个过程；这次设计，使我将这一年所学到的知识得到了系统化，贯穿成一条线；这次设计，让我认识到了一个道理：再难的东西。只要自己努力，耐心的分析，查资料或请问别人，最后总会解决。等你解决完了回头来看就会发现原本认为很深奥的东西也在你的掌握之中。通过这次的设计，我了解到做什么事都要按部就班，不能麻木的办事。一开始我就选中一个方案，怕设计不能按期完成，所以早就想着拿到元器件开始做，并没有认真去思考它到底可不可以实行。幸亏有搭档在旁边耐心的劝解，才有了这么一套好方案。我从这件事学到了做事要稳重，以后的路是自己走。我也从这次这次设计活动中学到了以前落下的知识，虽然自己也偶学过这些，但功底很浅，正好借这次机会弥补了一下自己的不足，让自己对这一个领域有了新的认识。交通灯设计报告 10 （八）参考文献 电子技术实践及仿真孙丽霞 主编 数字电子计数基础周良权 主编 本文来自网络，版权归原作者所有，请下载后，尽快删除。