十字路口交通灯模拟红绿灯控制电路课程设计.pdf

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1、2 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计2016 2017 2017学年学年 第第 一一学期学期数字电子技术数字电子技术 课课 程程 设设 计计 报报 告告题题目：目：专专业：业：班班级：级：姓姓名：名：指导教师：指导教师：电气工程学院2016 年月日12 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计1 1、任务书、任务书课题名称课题名称指导教师（职称）指导教师（职称）执行时间执行时间学生姓名学生姓名学号学号设计目的设计目的设计要求设计要求倪琳倪琳2016 20172016 2017 学年第一学期学年第一学期第第周周承担任务承担任务22 0 1 2 年 电 子 信

2、息 工 程 课 程 设 计目录目录摘要.3第一章 设计任务与要求.4第二章 基本方案.42.1方案一.42.2方案二.42.3方案三.4第三章 方案选择.4第四章 电路原理图.44.1 计数模块电路.44.2 红灯闪烁电路.54.3 数码管显示电路.54.4 194 模块.84.5 主体电路图.104.6 元器件清单.10第五章 电路调试.115.1 Protues 软件仿真.115.2 硬件电路调试.115.2.1测试电路.125.2.2硬件测试出现问题及解决方案.14第六章 电路测试后总结.156.1 设计小结.156.2 设计缺点.156.3 系统性能分析.15参考文献.1532 0 1

3、 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计摘要中文摘要中文摘要：在城市交通道路中，由两条道路的汇合点所形成的十字交叉路口很多。为了确保交通安全及车辆的迅速、有效的通行，在交叉路口的每个入口处需要设置红、绿、黄三色信号灯。对于机动车来说，红灯亮时，禁止通行；绿灯亮时，则允许通行；黄灯亮时，则提示司机将行使中的车辆减速并准备停下来。十字路口交通灯的控制逻辑采用数字电路很容易实现。根据交通灯控制的点功能不同，有简单的红、黄、绿三色交通灯控制电路。有带时间显示的控制电路；有主干道与支干道通行时间不同的控制电路；有带时间转换功能的交通灯控制电路；有手动控制电路。一般交通灯控制电路主要由定时器、控制

4、器、译码和显示几个部分组成。关键词关键词：交通灯定时器控制器42 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计一、一、设计任务与要求设计任务与要求1 1.按照红-绿-黄顺序轮流点亮2 2.东西向绿灯与南北向红灯不同时亮，南北向绿灯与东西向红灯不同时亮3 3.东西向黄灯点亮时南北向红灯闪烁，南北向黄灯点亮时东西向红灯闪烁4 4.当绿灯亮时数显开始倒计时二、基本方案二、基本方案通过 74192 进行计数，D 触发器跳变使下一组 74192 开始计数，也可通过开关来控制 D 触发器，在此基础上用移位寄存器替代 D 触发器来控制 74192。四、电路的原理图四、电路的原理图4.14.1 计数

5、模块电路计数模块电路计数模块电路如图 4-1 所示52 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计图 4-1 计数模块电路图4.24.2 红灯闪烁电路红灯闪烁电路红灯闪烁电路如图 4-2 所示图 4-2 红灯闪烁电路4.34.3 数码管显示电路数码管显示电路数码管显示电路如图所示图 4-3 数码管显示图47 显示、47 真值表及 7 段数码管如图所示62 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计图 4-4 7 段数码管引脚图图 4-5 47 真值表说明 LS47 是由“与非”门、输入缓冲期和7 个“与-或-非”门组成的 BCD-7 段译码器/驱动器。通常是低电平有效，

6、搞的灌入电流的输出可直接驱动显示器。7个“与非”门和 1 个驱动器成对连接，以产生可用的 BCD 数据及其补码至 7 个“与72 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计-或-非”译码门。剩下的“与非”门和3 个输入缓冲期作为“试灯输入”LT 端、灭灯输入/动态灭灯输入 BI/RBO 端及动态灭灯输入 RBI 端。该电路接受 4 位二进制编码-十进制数（BCD）输入并借助于辅助输入端状态将输入数据译码后去驱动一个七段显示器。LS47 的输入结构设计成能承受 7 段显示所需要的相当搞的电压（最大反流250 微安时可承受 15V）。驱动显示器各段所需高达 24mA 的电流可以由其高性

7、能的输出晶体管来直接提供。BCD 输入计数 9 以上的显示图案是鉴定输入条件的唯一符号。LS47 有自动前、后灭零控制（RBI 和 RBO）。试灯（LT）可在 BI/RBO 端处于高电平的任何时刻去进行，该电路还含有一个灭灯输入（BI），它用来控制灯的亮度或禁止输出。LS47 这种七段译码器在应用中可以驱动共阳极的发光二极管或直接驱动白炽灯指示器。图 4-6 47 显示4.4 1944.4 194 模块模块194 模块，194 管脚图以及 194 真值表如图所示：图 4-7 194 模块图82 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计图 4-8 194 真值表图当清除端（CLEA

8、R）为低电平时。输出端（QAQD）均为低电平。当工作方式控制端（S0，S1）均为高电平时，在时钟（CLOCK 上升沿的作用下，并行数据（AD）被送入相应的数据端 QAQD.此时串行数据（DSR、DSL）被禁止。当 S0 为高电平 S1 为低电平时，在 CLOCK 上升沿作用下进行右移操作，数据由 DSR 送入。当 S0 为低电平 S1 为高电平时，在 CLOCK 上升沿作用下进行操作数据由 DSR 送入。当 S0、S1 均为低电平时，CLOVK 被禁止对于 74194，只有当 CLOCK为高电平时 S0 和 S1 才可改变。92 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计图 4-9

9、 194 管脚图4.54.5 主体交通灯电路图主体交通灯电路图主体交通灯电路图如图 4-10 所示：102 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计4-10 主体交通灯电路图4.64.6 元器件清单元器件清单元器件编号元器件编号U1,U2,U5,U7,U9,U10U3U6,U8U4名称名称74LS19274LS19474LS0874LS04发光二极管-红色发光二极管-绿色发光二极管-黄色200R 电阻六脚自锁开关七段数码管74LS47数量数量612144434144五、电路调试五、电路调试本设计的电路调试分为软件调试和硬件调试，遵循模块调试正常后整合的原则。5.15.1Protu

10、es 软件仿真软件仿真本设计是基于模拟电路设计的，可使用 Proteus 软件进行仿真。Protues 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件。它具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，是目前最好的仿真单片机及外围器件112 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计的工具。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8

11、051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430 等。5-1Proteus 仿真图122 0 1 2 年 电 子 信 息 工 程 课 程 设 计六、电路测试后总结六、电路测试后总结6.16.1 设计小结设计小结本设计是利用红、绿、黄三色 LED 发光二极管模拟交通信号灯，以设计制作一个简单的交通灯控制器。设置时间保证东西方向绿灯黄灯（红灯）相加时间和南北向红灯（绿灯黄灯）的时间。由于加入了黄灯亮时红灯闪烁的效果，故黄灯时间为红灯闪烁时间。6.26.2 设计缺点设计缺点1）由于设计使用纯硬件电路，线路较为复杂。2）对时间进行重新预制较为麻烦3）未能对交通事故后紧急状况进行特殊改变6.36.3 系统性能分析系统性能分析经过实际测试，系统可以在预置数后正常运行。红绿灯可以正常进行闪烁，十字路口东西和南北方向交通灯可以顺利交替亮灭且与数字显示同步。但由于线路较为复杂，所以一旦出现故障，排除解决需要花费较长时间。参考文献参考文献模拟电子技术基础童诗白模拟电子技术基础童诗白 华成英华成英 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社 2011201113