整理版十字路口交通旌旗灯号灯设计数字电路.docx

电子工程系课程设计专业名称： 电气自动化 课程名称： 电子技术 课程设计任务书 一、 课题名称：十字路口交通信号灯控制电路设计二、技术指标：十字交叉路口分纵、横两组信号灯控制，每组有红、绿、黄三色信号灯显示。各干道亮灯顺序为：红绿黄红绿，红灯、黄灯、绿灯的亮灯时间分别为16S、4S、12S。分别用2位（共4位）LED显示纵、横两路的绿灯亮时间。三、要求：1、数字电子技术基础简明教程；2、集成电子技术基础；3、电路与数字逻辑设计实践指导教师：王前学 生：刘雄电子工程系 电气自动化2013 年 06月 20日目录摘要5关键词：5一、此设计电路技术指标6二、交通信号灯工作流程图6三、总控制电路组成6四、时序脉冲产生和分频电路6 电路原理图及功能说明6 芯片引脚图及功能8五、延时电路8 延时电路实现及原理8六、状态控制电路9 状态控制电路的实现及原理9七、倒计时电路10 倒计时电路的实现及原理10八、倒计数显示电路11 显示电路11 总原理图12 原件清单13设计总结14参考文献15摘要在现代化的大城市中，十字交叉路口越来越多，在每个交叉路口都需要有一个准确的间间隔和转换顺序，这就需要有一个安全、自动的系统对红、黄、绿灯的转换进行管理。本次的设计就是基于此目的而设计的。关键词：交通灯、控制一、 此设计电路技术指标 十字交叉路口分纵、横两组信号灯控制，每组有红、绿、黄三色信号灯显示。各干道亮灯顺序为：红绿黄红绿，红灯、黄灯、绿灯的亮灯时间分别为16s、12s、4s。分别用2位（共4位）LED显示纵、横两路的绿灯亮时间。二、 交通信号灯工作流程图三、 S0主干道红灯亮，次干道绿灯亮：S1主干道红灯亮，次干道黄灯亮：S2次干道红灯亮，主干道绿灯亮；S3次干道红灯亮，主干道黄灯亮。四个工作状态不断循环。流程图如图1所示：图1四、 总控制电路组成 本控制电路应包含：1、秒信号源产生电路，2延时电路，3、状态控制电路，4、倒计时计数电路，5、显示电路。其原理方框图如图2图2 电路原理图及功能说明 、时序电路是数字系统不可缺少的一个重要组成部分，因为数字电路只有在时钟电路的驱动下才可正常工作。根据应用场合的不同，不同数字电路选择使用不同类型的时钟发生器。因为交通灯控制系统的秒信号精度不高，故选用555定时器。R1、R2和C为定时电阻和电容，其产生信号频率与电路参数关系为：低电平暂态维持时间：T1=0.7R2C;高电平暂态维持时间：T2=0.7(R1+R2)C;周期：T=T1+T2；占空比：2（）（）（）；频率f=1（）据设计要求时钟脉冲频率应为1Hz。在此占空比取值约为0.5，故T1取值约为0.5，电容C选10uF电解电容；由:0.50.7R20.00001；求得:R271K且根据实际电阻R2取阻值为47k电阻；T2就取值应约为0.5，由:0.50.7（R1+47000）0.00001；求得:R1=24.4k，且根据实际电阻R1取值为22k故电路实际周期为T=0.7（R1+2R2）C0.82s;实际频率为f=1/T1.2Hz故电阻、电容取值为：R1=22k、R2=47k、C=10uF时,产生的时钟信号CP周期约为1S的矩形波。电路图如图3所示：图3、所需器件 555芯片一个；47K、10K电阻各一个；10uF电容器一个芯片引脚图及功能555引脚图如下图4：图41地 GND 2触发3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值)7放电 8电源电压Vcc五、延时电路电路原理图如下图7所示：图5所需器件74LS161芯片两个；非门两个；二输入端与非门三个六、 状态控制电路图10 状态控制电路的实现及原理 、其电路原理图如下图11所示： 图11所需器件74164芯片两个二输入端与非门二个、二输入端或门四个、三输入端或门四个七、倒计时电路 倒计时电路的实现及原理 倒计时计数电路原理图如下图14所示： 图14 倒计时计数电路主要由计数器构成，它在整个系统设计中的作用是实现计时计数，在此选用减法计数器。将两路绿灯的输出信号先通过或门再通过非门接到两芯片的L()D()端，实现倒计时计数，CR端置0；CPD接1HZ的脉冲信号。Q3、Q2、Q1、Q0端分别接显示74LS249的A3、A2、A1、A0端。、所需器件74LS193芯片两个非门一个、二输入端或门一个八、 倒计数显示电路 显示电路 电路原理图如下图16所示：图1674LS249芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器。可以直接驱动共阴极数码管。、将74LS249的4个输入端A3、A2、A1、A0分别与计数器74LS192的输出端Q3、Q2、Q1、Q0相接，再将它的7个输出端接到数码管对应的引脚上，用来控制七段LED显示器的7个发光段。通过各芯片的综合使用，来实现显示功能。计时器显示从16秒到00秒，当绿灯不亮时，为了将LED显示的是16（初态）灭掉，将74LS249的RI/IRBO引脚接到绿灯，即可将绿灯不亮时的LED显示灭掉。、所需器件74LS249芯片两个共阴极LED数码显示器四个总原理图原件清单原件名称元件参数555集成芯片电阻R1、R222k、47k电容C110uF74LS161集成芯片两个74164集成芯片两个74LS193芯片两个74LS249芯片两个共阴极LED数码显示器四个74LS04一个六非门7400芯片两个二输入四与非门7432芯片两个二输入四或门CD4075芯片两个三输入三或门*注：为节约芯片状态控制电路中一个三输入或门可改用两个或门实现设计总结期末的到来，通过努力终于设计终于完成了。通过这次课程设计让我明白了许多、有很多事情都需要自己动手去实现，切记不要弄虚作假，这样的学习成果是没有意义的，通过这次课程设计让我看到自己的不足，需要更多的学习，储备更多的知识，不懂就要虚心请教，通过这次课程设计业也让我学习了很多知识，有很多收获。在这次课程设计中一起和同学们讨论、思考，同时也感谢王前老师的教导，让我明不论的学习还是以后工作，都需要共同努力、共同学习、不懂就问、不断学习。在这次课程设计中我了解了555芯片以及其他没有涉及的知识，懂得了交通信号灯的重要性，也明白了一个设计成果背后是需要付出多么的努力，它们凝集设计者的汗水。同时也使我对电子产品设计产生很大的兴趣，更对我以后的发展起到很的作用。在这次课程设计中也遇到了很多困难，也收获了很多意想不到的知识。在每次突破一个难题时都有一种久违的满足感，甚至对每次发现一个难题时都有一种兴奋。虽然这次设计时间只有短短的一周时间，有些仓促，但通过查阅资料，和同学一起讨论、思考，请教王前老师，还是完成了，虽然有很多的不足，但我会通过下来的学习让它变得更好。因此，感谢学校对这次课程设计安排，让我们短时间内学习了很多知识，以及知识以外的东西，比如吃苦耐劳的精神，专研问题，诚实守信。 刘雄参考文献数字电子技术基础简明教程，于孟尝，高等教育出版社，2006电路与数字逻辑设计实践，王尧，东南大学出版社，2000集成电子技术基础郑家龙、王小海、章安远主编东北大学出版社2002 新颖实用电子设计与制作 杨振红，雷光艳 西安电子科技大学出版社 2000年 电子电路设计与实践 周文良 国防出版社 2010年 数字电子技术基础 阎石 高等教育出版社 2001年 本次课程疑难处理 在画图方面受到一点阻碍 因为学习画图软件时间不长，有很多的东西不懂，很多布局都不好看，后来通过向同学学习、讨论解决问题。1HZ信号发生电路 1HZ信号发生电路有很多种，不知道交通信号灯用哪种比较好点，通过上网查询，了解交通信号灯对信号不高，所以选择555芯片。【对一些元器件不了解 在设计过程中接触了很多的元器件，对其功能都不是很了解，通过上网查询，以及翻阅资料，了解很多关于这些元器件。【集成电子技术基础郑家龙、王小海、章安远主编东北大学出版社2002】