数电课程设计---交通灯控制电路设计

课程设计（大作业）报告

课程名称：数字电子技术

设计题目：交通灯控制电路设计

院系：信息技术学院

班级：

设计者：

学号：

指导教师：

设计时间：2012/12/24----2012/12/28

信息技术学院

课程设计（大作业）任务书

目录

一设计目的 (5)

二设计要求和指标 (5)

三设计内容 (6)

3.1数字钟电路工作原理 (6)

3.2主要器件 (7)

3.3仿真结果与分析 (8)

3.3.1主控制电路 (8)

3.3.2时钟计时器 (9)

3.3.3译码器 (10)

3.3.4 时间显示 (11)

3.3.5 总原理图 (12)

四本次设计改进建议 (12)

五总结 (13)

六主要参考文献 (13)

1熟悉集成电路的引脚安排。

2掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

3了解面包板结构及其接线方法。

4了解数字交通灯控制电路的组成及工作原理。

5学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。

6熟悉数字交通灯控制电路的设计与制作。

二设计要求和指标

(一)设计要求

1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。

2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。

3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计30s和20s计时显示电路。

4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，设置5s计时显示电路。

（二）设计指标

1．设计秒脉冲发生器

2．设计交通灯定时

3．设计交通灯控制

4．设计交通灯译码

5．设计交通灯显示时间

3.1数字钟电路工作原理

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逻辑图和功能。

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，其原因及解决的办法。

5.分析系统的逻辑功能，画出其框图：

图1 交通灯控制系统的原理框图

两方向车道的交通灯的运行状态共有4种交通灯是同步的。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。

TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为15秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。

TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。

ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。

（1）甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。

（2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。

（3）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。

（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换工作状态。

交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。

3.2主要器件

集成电路：NE55—1片 74LS160—2片 74LS08—2片 74LS04—2片

74LS153—2片 74LS74—2片 74LS48—2片 5106AS—2片

74LS20—1片（74LS04芯片含有4个非门，08、20芯片同上）

电阻：200欧姆—9个 15K欧姆—1个 68K欧姆—1个

电容：0.01uF—1片 10uF—2片

其他：发光二极管—6个

3.3仿真结果与分析

3.3.1主控制电路

控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，选用两个D触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生4种状态，控制器状态转换的条件为TL 和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1＝00状态时，如果TL＝0，则控制器保持在00状态；如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1＝01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项"X"表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。

图2 主控制电路

3.3.2时钟计时器

这个时钟信号是用555定时器加上3个74ls90作为1000分频电路组成的。

图3 计时器

3.3.3译码器

由秒脉冲发生器产生了周期性变化的CLK脉冲，一部分送给了定时器的

74LS160芯片，另一部分送给了控制器的74LS74芯片。在脉冲ST同时加到定时器74LS160芯片的情况下，通过芯片74LS10将会输出TY、TY非；TL、TL 非。即TY和TY非放大的结果是秒脉冲的5倍；TL和TL非放大的结果是秒脉冲的25倍。前者输出的信号是后者的1/5。将定时器输出的TY。TY非；TL。TL非分别作用于控制器的芯片74LS153中，在CLK脉冲置于芯片74LS74中会输出高低变化的电平。控制器中的信号在送给由芯片74LS08组成的译码器后再通过电路中的指示灯和200欧的电阻从而得到交通灯的逻辑电路，这种电路的结果最终通过小灯的正常闪烁来实现。

图4译码器