交通灯的设计-数电课设报告

湖北汽车工业学院

电气与信息工程学院电工电子实验示范中心课程设计报告

课程名称数字电子技术基础课程设计

设计题目交通灯的设计

班号专业

学生姓名学号

指导教师（签字）

起止日期 2011年6月4日－2011年6月18日

目录

第一章设计任务 (3)

1.1 课题内容摘要与设计背景 (3)

1.2 课题名称 (3)

1.3 课程目的 (3)

1.4 设计基本要求及内容 (3)

1.4.1 基本要求 (4)

1.4.2 提高要求 (4)

第二章系统总体设计方案 (5)

2.1 系统的逻辑功能组成框图 (5)

2.2 系统局部分析设计 (6)

2.1.1 主控制器设计 (6)

2.2.2减计数器的设计 (6)

2.2.3 译码驱动电路设计时钟信号发生器电路设计 (9)

2.2.4 时钟信号发生器电路设计 (10)

第三章电路的仿真、连接与调试 (11)

3.1 仿真原理图 (11)

3.2电路的连接 (12)

3.3电路的调试 (12)

改进意见与收获体会……………………………………………………………………页码参考文献…………………………………………………………………………………页码附录………………………………………………………………………………………页

第一章设计任务

1.1课题内容摘要与设计背景

在城镇街道的十字交叉路口中，为保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止车辆通行；黄灯亮表示该条道路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；绿灯亮表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人通行实现十字路口交通管理的自动化。

1.2课题名称

交通灯设计

1.3 课程目的：

1)了解交通规则，掌握交通灯控制原理

2)学会应用EWB进行数字电路仿真

3)通过对交通灯的设计加深对所学数字电子技术知识的理解；

4)通过独立地完整地完成一个一定功能的数字电路，提高动手能力、设计能力，数字电路

的分析调试能力

1.4设计基本要求及内容：

1.4.1 基本要求

（1）主支干道交替通行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒。

（2）绿灯亮表示可以放行，红灯亮表示禁止通行。

（3）每次绿灯变红灯时黄灯先亮5秒（此时原灯不变）。

（4）要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均由同一计数器以秒为单位作减计数。

（5）在计数器回零瞬间完成通行状态的转换。

（6）黄灯亮时原红灯按1Hz的频率闪烁。

（7）计数器的状态由LED数码管显示。

（8）红、黄、绿灯由发光二极管模拟。

1.4.2提高要求：

（1）根据市区路口现状，增加左转或右转指示灯。

（2）根据市区路口现状，增加左右转指示灯。

第二章 系统总体设计方案

2.1系统的逻辑功能组成框图

通过对交通灯控制原理以及本课程设计基本要求的分析、研究，交通灯应有以下几部分构成：时钟信号、计数器、主控制器、译码驱动电路、红灯闪烁控制电路组成。时钟电路产生的时钟信号，一是要送到红灯闪烁控制电路，在主干道（支干道）黄灯亮的时候，支干道（主干道）红灯闪烁；二是要送到计时器，让计时器计数，由计时器产生的信号送到主控制器，主控制器产生的信号一部分反馈到计时器，另一部分送到译码驱动电路，再由译码驱动电路驱动主支干道信号灯。

计时器

时钟信号

主 控 制 器

译码驱动电路 主干道信号灯

支干道信号灯

红灯闪烁

2.2系统局部分析设计

2.2.1主控制器设计

1、设控制器的四种状态编码为00、01、10、11，并分别用S0、S1、S

2、S3表示。

主绿灯和支红灯亮，启动30s 减计数器，状态为S0（00）；

主绿、黄灯亮和支红灯闪烁，启动5s 减计数器， 状态为S1（01）； 主红灯和支绿灯亮，启动20s 减计数器，状态为S2（10）； 主红灯闪烁和支绿、黄灯亮，启动5s 减计数器，状态为S3（11）。

2、状态转换图如下。

由图可见，系统有4种不同的工作状态，可选用4位二进制递增计数器作为状态控制器，取低两位输出作状态控制器的输出，状态编码分别为00、01、10、11。

2.2.2减计数器的设计

S0

S1

S2

S3

设计要求为：要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均由同一计数器以秒为单位作减计数。故计数器的计数及转换状态为：30进制——＞10进制——＞20进制——＞10进制——＞30进制的转换，黄灯亮五秒的时间分别从各进制到计时到5S时提取。

1、计数器可选用74190，十进制同步可逆计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。选用两片74190计数器，之间采用异步级连方式，利用个位计数器的借位输出脉冲直接作为十位计数器的计数脉冲。

2、计数器在零状态时RCO端输出低电平。将个位与十位计数器的RCO’端通过或门控制计数器的置数控制端LOAD’(低电平有效)，从而实现了计数器减计数至“00”状态瞬间完成置数的要求。

3、计数器状态由30进制——＞5进制——＞20进制——＞5进制——＞30进制的转换。

2.2.3 译码驱动电路设计时钟信号发生器电路设计

（1）信号灯译码电路

主支干道上红黄绿信号灯的状态主要取决主控制器的输出状态.对于信号灯的状态,1表示灯亮, 0表示灯灭。根据真值表,可以求出各信号灯的逻辑函数表达式。

（2）计时显示译码电路

计数器输出可通过数码管显示：