交通灯课程设计报告

摘要

在今天的交通情况下,很多路口都出现拥堵与秩序混乱的情况,由此可见交通灯在生活中的重要性。我们本次课程设计的题目就是交通灯控制器设计,要求设计并制作主/支交通信号灯控制器。我们小组成员通过共同交流与努力,完成了仿真图的设计、电路板的焊接、原理图的绘制。在由主干道与支干道汇成的十字路口,主、支道分别装有红、绿、黄三色信号灯,并完成数码管的置数。

通过本次课设,我们小组成员对数字电路的知识有了更深刻地了解。明白了在课设的各个阶段,我们都必须对元器件的原理非常了解。

目录

1 设计内容及要求 (1)

2 方案论证 (1)

3 单元设计电路 (2)

3、1 总原理 (2)

3、2 控制电路 (3)

3、3 时钟产生电路 (3)

3、4 显示电路 (4)

3、5 器件 (5)

3、5、1可预置的十进制同步计数器74LS160 (5)

3、5、2 3 线－8 线译码器74LS138 (5)

3、5、3双时钟方式的十进制可逆计数器74LS192 (bcd,二进制) (6)

3、5、4 七段码译码器CD4511 (6)

4 组装及调试 (7)

4、1 通电前检查 (7)

4、2 通电检查 (7)

4、2、1 555电路模块的检查 (7)

4、2、2 CD4511的检查 (7)

4、2、3 74LS192的检查 (8)

4、2、4 控制电路及相关门电路的检查 (8)

4、2、5 发光二极管的检查 (9)

4、3 结果分析 (9)

5 设计总结 (10)

5、1 体会 (10)

5、2 设计电路的特点与方案的优缺点 (11)

5、3 改进方法 (11)

参考文献、附录Ⅰ、附录Ⅱ.................................................................. 错误!未定义书签。

1 设计内容及要求

设计并制作主/支交通信号灯控制器。在由主干道与支干道汇成十字路口,主、支干道

分别装有红、绿、黄三色信号灯。红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则停止行驶(给

行驶中的车辆有时间停在禁行线以外)。具体要求如下:

(1) 主、支干道交替允许通行。主干道每次放行45秒,支干道每次放行25秒。

(2) 由绿灯亮转换到红灯亮时,黄灯要先亮5秒。

发挥部分:用数码管显示计时时间。

注:用红、绿、黄发光二极管作为信号指示灯。

参考元器

件:74HC160/161,74HC190/192,74HC02/08/10/11/21,74HC151/153,74HC138/139,CD4511,

NE555。

提示:用Multisim软件验证电路设计就是否正确,无误后再制作。

2 方案论证

通过计数器与译码器组成的控制电路来控制六个交通灯的各个状态;通过555电路来

控制计数器的置数进而控制数码管的显示;通过计数器的反馈来触发脉冲实现控制电路对

交通灯的重置。

方案一:

当接通电源后,通过74LS160与74LS138组成的控制电路的控制,数码管首先显示的示

数为:主干道40,支干道45。此时主干道亮绿灯,支干道亮绿灯。555电路产生一个1Hz(相

当于周期为1秒)的时钟信号,给74LS192双时钟计数器的减法计数端一个脉冲,让74LS192

减法计数,当数码管显示为0时,反馈信号给74LS160,让它改变译码器的状态,进而控制交

通灯,同时可以改变74LS192的置数。以此类推,可以实现主干道绿灯,黄灯,红灯,分别为

40,5,25秒状态的改变;支干道红灯,绿灯,黄灯,分别为45,20,5秒状态的改变。

方案二:

原理与方案一相同,但就是只有一个74LS192与CD4511。

综上所述,选用方案一,因为方案一主干道与支干道分开,显然在生活中更为常见。

总体方框图如下:

图2-1 总体方框图

3 单元设计电路

3、1 总原理

当接通电源后,通过74LS160与74LS138组成的控制电路的控制,数码管首先显示的示数为:主干道40,支干道45。74LS160计数器产生二进制00,01,10,11四个数字循环计数,让138译码器产生每个周期4个状态通过每个状态来决定主支路红绿灯的亮暗。此时主干道亮绿灯,支干道亮绿灯。555电路产生一个1Hz(相当于周期为1秒)的时钟信号,给74LS192双时钟计数器的减法计数端一个脉冲,让74LS192减法计数,当数码管显示为0时,反馈信号给74LS160,让它改变译码器的状态,通过74LS138译码器来显示出每个状态的时间给74LS192的输入端(相当于就是192每次计数的初始值),进而控制交通灯,同时可以通过改变74LS192输出让主干道数码管的显示发生变化。

3、2 控制电路

图3-1控制电路

控制电路部分由数据选择器74LS160与译码器74LS138组成,74LS160计数器产生二进制00,01,10,11四个数字循环计数,让138译码器产生每个周期4个状态通过每个状态来决定主支路红绿灯的亮暗。

3、3 时钟产生电路

图3-2 时钟产生电路

555电路产生一个1Hz(相当于周期为1秒)的时钟信号,给74LS192双时钟计数器的减法计数端一个脉冲,让74LS192开始减法计数。

根据需要可知生成的波形为:频率1Hz 占空比为50%

通过公式频率 f = 1/T =1/((R1+2R2)Cln2) = 1;

占空比q = (R1+R2)/(R1+2R2);

通过两公式可计算出:

R1 = R2 = 47K 欧;

C = 10uF ;

3、4 显示电路

图3-3 显示电路

该部分电路由可预置的十进制同步计数器74LS160与数码管组成,通过数码管可以观察到电路的工作状态。