交通灯控制器课程设计实验报告

2011级课程设计实验报告

交

通

灯

控

制

器

院（系）：计算机与信息工程学院

专业年级: 2011级通信工程一班

姓名: 谢仙

学号:

指导教师: 杨菊秋

2013年06月25日

目录

1 引言 (3)

2 任务与要求 (3)

3 课程设计摘要及整体方框图 (3)

4 课程设计原理 (4)

555定时器 (5)

七位二进制计数器4024 (6)

二进制可逆计数器74LS193 (8)

数码显示电路 (9)

结论 (10)

体会与收获 (10)

附录：

1、整体电路原理图 (11)

2、元件表 (12)

3、焊接与调试 (12)

1引言

交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车辆的流量，提高交叉路口车辆的通行能力，减少交通事故。本交通灯设计主要由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路组成。秒脉冲发生器由NE555产生脉冲，计数器由74LS193和4024实现，译码电路采用74LS48和七段数码管来显示。

2设计任务与要求

交通灯控制信号的应用非常广泛。本电路设计一个交通灯控制器，需要达到的目的如下;

一个周期64秒，平均分配，前32秒红灯亮，后32秒绿灯亮。

在红灯亮的期间的后8秒与红灯在一起的黄灯闪烁（注意：红灯同时亮）。为了显示效果明显，设计闪烁频率为1。

在绿灯亮的期间的后8秒与绿灯在一起的黄灯闪烁（注意：绿灯同时亮），为了显示效果明显，设计闪烁频率为1。

在黄灯闪烁期间，数码管同时倒计时显示，在此期间以外，数码管不亮。

3课程设计摘要及整体方框图

为了完成交通灯控制电路的设计，方案考虑如下：

一个脉冲信号发生器，一个二进制加法计数器，一个十进制减法计数器，红灯与绿灯以及黄灯是否亮是由二进制加法计数器的输出端状态来决定的，因此，设计一个组合逻辑电路，它的输入信号就是二进制加法计数器的输出信号，它的输出就是发光二极管的控制信号，因此，需要一个组合逻辑电路，六个发光二极管（二个红色发光二极管，二个绿色发光二极管，二个黄色发光二极管）电路，一个数码管显示电路。结构图如下：

4 课程设计原理分析及相关知识概述

脉冲信号发生器由定时器555构成。

二进制加法计数器由七位二进制加法计数器构成。

十进制减法计数器由74LS193可逆可预置十进制计数器构成。

组合逻辑电路根据其输入输出的逻辑关系后再确定电路芯片。

驱动器选用74LS48。

从以上讨论可知，需要对所采用的芯片有比较详细的了解。下面对以上几种芯片的基本知识和基本特性进行介绍。

555定时器

555定时器是一块常用的集成电路，电路符号如左图所示，8为电源端VCC，1为公共端GND。所加电源电压范围：

555应用：

多谐振荡器（产生连续矩形波信号），电路原理如图所

示（4脚为高电平时，电路振荡，4脚为低电平时，电路

不振荡）。开始时，内部泄放三极管由于其基极输入为

低电平，是截止的，电源通过R2和R1对电容器C充电，

2，6脚电位开始上升，当上升到2VCC/3时，电路状态

发生翻转，内部泄放三极管由于其基极输入为高电平，

所以饱和导通，电容器通过R1放电，2，6脚电位又开始下降，直至降到VCC/3，电路状态再次发生翻转，内部泄放三极管截止，电源再次对电容器充电。这样周而复始，输出连续的矩形波信号，由3脚输出。一般取C1为103电容。 理论推导出，振荡器的频率由电阻R1，R2和电容C 决定。

C

R R f )2(43.121+=

脉冲波的占空比由电阻R1和R2决定，结果为

21212R R R R ++=

γ

可见，当R2越小时，占空比接近50％。

七位二进制计数器4024

七位二进制计数器4024各脚功能如图所示，14脚为电源端，所接电源电压范围：+3V--+15V ，7脚接地GND 。2脚为复位端（清零端），高电平有效。1脚为脉冲信号输入端，下降沿有效（即计数器在脉冲下降沿时刻计数）。Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1是七个数据输出端，Q7为最高位，Q1为最低位。当输入脉冲信号后，计数器输出端的状态变化：0000000—1111111。

本电路中的组合逻辑电路的输入信号为二进制计数器的输出信号

Q7Q6Q5Q4Q3Q2，设计Q2信号频率为1，而输出应为六个表示路口交通灯信号的发光二极管（一方为红绿黄灯DR1，DG1，DY1；另一方为红绿黄灯DR2，

DG2，DY2）的控制信号，分别用LR1，LG1，LY1和LR2，LG2，LY2表示，但注意到DR1和DG2状态相同，DG1和DR2状态相同，DY1和DY2状态相同，所以实际上只要三个输出信号即可，分别用L1，L2，L3表示。

组合逻辑电路的输出信号L1，L2，L3与电路的输入信号Q7，Q6，Q5，Q4，Q3，Q2的关系用如下真值表表示：

Q6，Q5，Q4，Q3，Q2的关系用如下真值表表示： 编号 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 L1 L2 L3 说明