数电交通灯课程设计---交通信号灯控制器设计

课程设计

课程名称数字电子技术

课题名称交通信号灯控制器设计

专业自动化

班级0904

学号 3 4

姓名管琴华

指导教师陈意军

2011 年12 月7 日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称：数字电子技术

题目：交通灯信号控制器设计

专业班级：自动化0904 学号：34

学生姓名：***

指导老师：***

审批：

任务书下达日期 2011年 11月 28日设计完成日期 2011年 12月 9 日

设计内容与设计要求

一、设计内容

1.设计交通灯控制电路：以数字形式显示南北、东西两向通车时间、停车时间；

2.交通十字路口南北和东西方向两道上车辆交替运行，南北方向每次通行时间

90秒（绿灯亮），要求黄灯亮5秒后，才能交换车道；东西方向每次通行时间

50秒（绿灯亮），要求黄灯亮5秒后，才能交换车；道工作流程如下：

南北向绿灯亮，东西方向红灯亮90秒

南北向黄灯亮，东西方向红灯亮5秒

南北向红灯亮，东西方向绿灯亮50秒

南北向红灯亮，东西方向黄灯亮5秒

3. 利用软件对电路进行仿真；

4. 分别采用两位数码管显示南北和东西方向时间

5. 可以手动外置控制开关，清零和置数、启动；

6. 功能扩展：

1)夜间黄灯闪耀；

2)自选。

二、设计要求:

1.给出整体设计框图，提供总电路图；

2.单元模块设计，给出具体设计思路和电路；

3.给出各单元模块电路、总电路图的仿真结果；

4.电路硬件实现和功能调试；

5.写出设计报告。

主要设计条件

1.提供所需元件及芯片；

2.提供电源和调试设备；

3.提供设计软件；

说明书格式

1.课程设计封面；

2.任务书；

3.说明书目录；

4.设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；

5.单元电路的设计（各单元电路图）；

6.安装、调试步骤；

7.故障分析与电路改进；

8.总结与体会；

9.附录（元器件清单）；

10.参考文献；

11.课程设计成绩评分表。

进度安排

第一周

星期一：课程内容介绍和查找资料；

星期二：总体电路设计和分电路的设计；

星期三：分电路设计与仿真；

星期四：总体电路电路仿真，修改方案，电路调试；

星期五：确定设计方案，安装电路；

第二周

星期一~二：安装、调试电路或验收电路；

星期三：安装、调试电路或验收电路；

星期四~五：写设计报告；

星期五下午：答辩，整理实验室；

参考文献

目录

第一章绪论 (1)

1.1. 总方案概述 (1)

1.2. 设计思路 (1)

1.3. 实现目标 (2)

第二章模块电路的设计 (2)

2.1. 秒脉冲信号发生模块的设计 (2)

2.2. 倒计时计数模块的设计 (3)

2.3. 置数信号发生模块的设计 (4)

2.4. 交通灯状态显示模块的设计 (7)

2.5. 译码显示模块的设计 (9)

第三章电路的调试与安装 (10)

3.1. 总设计电路图 (10)

3.2. 电路的软件设计与调试过程 (10)

3.3. 电路的硬件调试与安装过程 (14)

第四章体会与心得 (18)

第五章附录 (18)

5.1. 芯片清单 (18)

5.2. 芯片引脚排列逻辑符号以及功能表 (19)

5.3. 参考文献 (24)

第一章 绪论

1.1. 总方案概述

交通灯控制系统由秒脉冲信号发生模块、置数信号发生模块（包括东西方向和南北方向）、倒计时计数模块（包括东西方向和南北方向）、译码显示模块（包括东西方向和东西方向）和控制红绿黄显示模块（包括东西方向和南北方向）五大模块组成。它们之间的联系是：①秒脉冲信号发生模块为倒计时计数模块提供脉冲信号，②置数信号发生器提供状态信号给倒计时计数模块，③置数信号发生器提供状态信号给控制红绿灯显示模块，④倒计时计数模块输出信号给译码显示模块。

总体框图如下：

1.2. 设计思路

秒脉冲信号发生模块

南北方向 译码显示模块

东西方向 倒计时计数模块

东西方向 译码显示模块

东西方向 置数信号发生模块

南北方向 交通灯显示模块

南北方向

倒计时计数模块

南北方向 置数信号发生模块 东西方向 交通灯显示模块

图1-1 交通灯控制器系统框图

①

②

①

②

③

④

③

④

根据设计要求：交通十字路口南北和东西两道上车辆交替运行，南北方向每次通行时间90秒（绿灯亮），黄灯亮5秒后才能交换车道；东西方向每次通行时间50秒（绿灯亮），黄灯亮5秒后才能交换车道。要实现南北方向依次90秒、5秒、55秒的倒计时和东西方向依次95秒、50秒、5秒的两组倒计时，根据实验室的设备现有器件，选用两片74LS192十进制同步加/减计数器来实现南北方向的倒计时功能，那倒计时怎样才能实现90秒、5秒、55秒的倒计时呢？联想到N进制计数器的方法，这里就需要置位信号，由此需要置数信号发生器，既然是同步的，这里需要一个秒脉冲信号，就涉及到CB555定时器的相关知识设计振荡周期为1秒的多谐振荡器。要把倒计时的功能显示出来，这里采用7段共阴显示管，由于计数器的输出信号不能直接给7段共阴显示管，需要驱动信号，就组成了译码显示模块。除了要能数码显示还有交通灯最关键的：灯状态信号输出，通过置数信号联系组合逻辑门电路的三种状态灯的显示，这里构成了交通灯显示模块。以上便是我的整体思路。

1.3.实现目标

整个电路实现的功能如表1-1所示：

南北方向东西方向

数码显示状态交通灯显

示状态

注释数码显示状态

交通灯显

示状态

注释

90S~~ 00S 绿灯亮车行驶90

秒

95S ~~00S 红灯亮禁止通行

05S ~~00S 黄灯亮正在过路口的车行

驶

55S ~~00S 红灯亮禁止通行50S ~~00S 绿灯亮

通行50

秒

5S ~~00S 黄灯亮

正在过路

口的车可

以行驶

表 1-1

第二章模块电路的设计2.1.秒脉冲信号发生模块的设计