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和秩序混乱的情况，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和努力，完成了仿真图的设计、电路板的焊接、原理图的绘制。在由主干道和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 设计电路的特点和方案的优缺点 (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 设计容及要求

设计并制作主/支交通信号灯控制器。在由主干道和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软件验证电路设计是否正确，无误后再制作。

2 方案论证

通过计数器和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和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，但是只有一个74LS192和CD4511。

综上所述，选用方案一，因为方案一主干道和支干道分开，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和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和译码器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和数码管组成，通过数码管可以观察到电路的工作状态。