数电设计——交通信号灯控制器讲解

数字逻辑系统课程设计报告

题目：交通信号灯控制器

专业、班级：12级电子工程一班

学生姓名：

学号：

指导教师：

分数:

2014年 1 月16 日

任务书

设计题目交通信号灯控制器

学生姓名所在院系专业班级

设计要求：

设计一个用于十字路口的交通灯控制器。能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态。

1．东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s。

2．东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。

3．南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s。

4．如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮，禁止该道路的车辆通行，特殊情况过后能恢复正常。（附加功能）

各任务完成时间：

第12周课设题目选定

第13周查阅资料，制定方案，系统框图

第14周设计单元电路，利用proteus进行电路仿真，验证方案

第15周制作电路板

第16周验收实物

第17周提交课设报告

参考文献阅读：

1、康华光电子技术基础（数字部分）[M].第五版.北京；高等教育出版社 2006

2、辛长平电工应用电路图说[M].电子工业出版社，2006

3、谢自美电子线路设计.实验.测验[M].（第三版）.华中科技大学出版社 2000

4、电子发烧友论坛、百度文库、百度搜索等网络资源

任务下达时间：2014年12月2日

任务完成时间：2014年1月 15日

指导教师：学生：

目录

一、设计任务目的 (4)

二、设计任务与要求 (4)

2.1 设计任务： (4)

2.2设计要求： (4)

三、设计方案选取与论证 (4)

3.1 方案选取理由 (4)

3.2 方案的可行性、优缺点 (5)

3.3 方案设计选取 (5)

四、电路设计 (8)

4.1单元模块电路设计 (9)

4.2 电路总图 (12)

五、制作及调试过程 (13)

5.1 装配和调试中的问题和解决办法 (13)

5.2 调试结果 (13)

5.3 元器件清单 (14)

六、结论 (14)

6.1 问题分析及解决 (14)

6.2 心得体会 (15)

七、致谢 (16)

八、参考文献 (16)

一、设计任务目的

1.掌握交通信号灯控制器电路的设计、组装。焊接与调试方法。

2.熟悉并掌握简单数字集成电路的设计和使用方法。

二、设计任务与要求

2.1 设计任务：

设计一个用于十字路口的交通灯控制器。能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态。

2.2设计要求：

①东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s。

②东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。

③南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s。

④如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮，禁止该道路的车辆通行，特殊情况过后能恢复正常。（附加功能）

三、设计方案选取与论证

3.1 方案选取理由

该交通灯控制器是分两条东西、南北的,两个方面的时间是不同的,东西方向通行15s,南北方向10s,这就要求我们要有两个计数器,根据我自己的经验,东西方向通行15s完,倒计时数字显示器会显示到0,然后切换到南北方向通行10s完之后, 倒计时数字显示器也会显示到0之后然后切换到南北方向,这样如此循环,用两片74LS192芯片来构成对应进制的计数器,设计一个16进制和一个11进制的计数器,可以由于是15和10之间循环切换,我们可以用利用JK触发器的翻转功能来实现两种进制计数器之间的切换;当然还有每个方向倒计时只有5s时,黄灯闪,一直到0为止,由于黄灯是当两个计数器倒计时到5时开始闪,我们就可以在这时发出一个脉冲然后一直保持到0,或者是接收0至5这段时间的脉冲都可

以控黄灯只在到了这段时间才亮;还有就是一个紧急开关,我们可以控制在出现紧急情况时使用清零端使之清零,并且红灯直接接到电源,使之一直处于亮的状态。

3.2 方案的可行性、优缺点

可行性：所需材料不多，在学生经济范围内；方案思路逻辑均无问题可以实施；软件仿真正常。

优点：电路整体设计简单，逻辑清晰，方便实现。

缺点：用万用板连线容易出问题，制作繁琐，容易出现不稳定跳变情况。

3.3 方案设计选取

（1）分解任务要求

根据任务要求设系统有以下状态：

S1:东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s；

S2:东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s；

S3:南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s；

S4:如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。

表1：指示灯状态转换表

灯

S1R S1G S2Y S3R S3G

电路状态

S1 1 1 0 0 0

S2 0 0 1 0 0

S3 0 0 0 1 1

S4 1 0 0 1 0

注:R，G，Y＝红，绿，黄灯；0表示灭灯，1表示亮灯。

（2）主电路设计

①主电路实现S1→S2→S3状态的转换，

↑↓

②另外可以在任何一个状态进入S4，并能恢复正常工作状态。

③实现S1＝15s，S2＝5s，S3＝10s

④电路采用器件:

a、S1-Q3使用2个7473实现T触发器功能。

JK触发器包含SR触发器和T触发器的功能，J=K=T，则得到T触发器。

b、S4使用或门、非门实现，从【表1】可知：

4

1

1S

S

R

S+

=

4

1

1S

S

G

S∙

=(不能出现红绿同时亮的情况)

4

2

2S

S

Y

S∙

=(不能出现红黄同时亮的情况)

4

3

3S

S

R

S+

=

4

3

3S

S

G

S∙

=(不能出现红绿同时亮的情况)

c、使用74192同步可逆10进制计数器2个

（3）方案分析

表2方案分析表

项目实现方法优点缺点

①S1-S3 2个JK触发器下降脉冲触发，

与时钟信号匹配

②S4 与门解除紧急（S4）

后回到原状态

③T 2个74192计数

器容易处理，可显

示数值