数字电子技术课程设计交通信号灯控制电路的设计.doc

东北电力大学信息工程学院数字电子技术课程设计报告报 告 题 目 ： 交通信号灯控制电路的设计 专业 ：通信工程 班级 ：通信工程092姓 名 ： 学 号 ： 指导教师姓名：完 成 时 间 ： 2011-6-29 课程设计任务书课题名称交通信号灯控制电路的设计完成时间2011-6-29指导教师李蕾学生姓名李岳潇班 级通信092总体设计要求和技术要点设计一个交通信号灯控制电路。要求：1主干道和支干道交替放行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒。2每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒钟，此时原红灯不变。3用十进制数字（递增计数）显示放行和等待时间。工作内容及时间进度安排第17周：周1-周3 立题论证方案设计、熟悉软件周4-周5 查找资料，构建框架第18周：周1-周2 利用软件，进行仿真周3-周4 功能测试，完善设计书及功能周5 上交设计成果，进行答辩课程设计成果1与设计内容对应的软件程序（基于EWB软件的仿真）2课程设计报告书内 容 摘 要随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。为此，通过我应用所学的知识设计了一套交通灯控制电路的方案。交通灯的控制系统主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器组成。关键词：计时电路、主控电路、信号灯转换器，脉冲信号发生器。一、概述 用脉冲信号发生器为构成100进制的两个74160计数器提供信号，再用2个74LS160（10进制计数器）构成100进制计数器并用四个与非门和三个非门控制构成5进制,20进制,30进制（即支干道黄灯亮、绿灯亮和红灯亮的时间）同时对信号灯控制电路输出脉冲，之后利用信号灯控制电路反馈实现5进制,20进制,30进制之间的转换，以此达到交通灯信号控制的实现二、方案设计与论证1方案设计图1 交通控制灯电路设计如图1所示为交通控制电路设计方案图，根据概述中的设计思想及方法来实现下图（图2）的交通指示灯状态转换图中描述的指示灯的转换及每种状态维持的时间（用数码显示管来显示）。图2 交通指示灯状态转换图2论证用示波器来测量百进制计数器和与非门产生的脉冲信号时候符合20s，5s，30s，5s的规律三、单元电路设计与分析1用74LS160计数器构成100进制计数器及计数器的两种用途图4 两个74LS160构成的100进制计数器由这两个74160十进制计数器组成的100进制计数器作用有二：一. 根据主、支路运行时间一黄灯切换的时间的要求进行20,5,30，三种计数制度的转换。若图所示设计数器从左到右分别记为1、2。1，2均为10进制计数器（连法如图），将两个计数器相连组成100进制计数器，具体做法：如图所示，将1片进位输出端接入2片中的ENP和ENT端。并由三个与非门以及由信号灯控制器反馈回的灯况信号，向LOAD'端输入信号达到20,5,30，三种计数制度的转换二. 向信号灯控制器发出状态转换信号，信号灯控制器根据状态转换信号进行状态转换，信号灯控制器包含的计数器除需要秒脉冲做时钟信号外，还需要在发生信号灯控制器的状态控制计数器工作情况内：.计数器在主控制器进入状态S0的开始20S计数；20S后产生归零脉冲并且向信号灯控制器发出状态转换信号，是计数器归零，信号灯控制器进入S1状态，计数器开始5s计数，5s后又产生归零脉冲，并且向信号灯控制器发出状态转换信号，信号灯控制器进入S3状态，计数器开始20s计数，20s后又产生归零脉冲，并且向信号灯控制器发出状态转换信号，信号灯控制器进入S3状态，计数器开始5s计数，5s计数后又开始新的一轮循环。 根据以上分析，30s，20s，5s的计数的归零信号分别为A，B，C，计数器归零信号L为，L=A+B+C，A=X1'*X0'*QB2*QA2,B=X1*X0'*QB2,C=X0*QC1*QA1。连线如上图所示。3利用74160计数器及与非门构成信号灯控制电路图5 信号灯控制电路交通灯共有四种状态，分别依次对应S0，S1，S2，S3三种状态循环图6状态转换图主干道支干道X0X1RYGrygS000100001S110100010S210001100S311010100图7信号灯控制状态真值表即，信号灯控制系统总共有四种可能S0=00,S1=01,S2=10,S3=11。由图7的真值表可以得出R=X1 Y=X1'*X0 G=X1'*X0' r=X1' Y=X!*X0 G=X1*X0'由此可得图5的连线四、总电路图及元器件清单1总电路图图8总电路图2元器件清单表1 元器件清单元件功能数量74160计数器3个指示灯充当红绿黄三色信号灯6个与非门9个非门13个VCC提供高电平2个接地提供低电平3个数码显示管显示通行时间2个脉冲信号源提供脉冲信号给CLK1个五、 故障及排除 在制作过程中，由于忽视了，对设计的要求，起初制作出的是递减计数的交通灯控制电路，利用的是74190计数器，通过UP/DOWN接口控制递增或递减计数，完成设计后，由于不符合设计要求，并且修改困难，故重新制作了上述的电子电路，并未遇故障。六、结论通过为期两周的课程设计，我应用所学数字电子技术较为顺利得完成了交通灯控制器的设计。期间，我查阅里一些相关书籍，学到了一定的知识，并利用它们设计了符合设计要求的信号产生器、计数器、控制电路等。巩固了课堂知识，而且和实际结合在了一起，扩展了所学知识和见识。在设计过程中遇到不少问题，如知识运用不熟练，实际连线出错等问题，感觉到书本知识与实际问题及需要结合的难处，但是与此同时也提高了我的动手实践能力，将书本上死的东西变活，并且深刻的认识到，实践是检验真理的唯一标准六、心得体会由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，所以在这次课程设计过程中，为了可以顺利的完成课程设计题目。我了解了一些元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了一定的认识。有一点是在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，而又一下找不出问题所在，只有在查了书上有关这方面的解释后才有所进展，因此耗费在这上面的时间很多。总体感觉是：通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。七、 参考文献1数字电子技术基础（第五版） 阎石 主编 清华大学电子学教研组编 高等教育出版社出版2电子设计从零开始 杨欣 王玉凤 刘湘黔 编著 清华大学出版社出版