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电子技术课程设计交通灯控制电路设计

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2020年4月19日
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电子技术课程设计报告

—— 交通灯控制电路设计

上海大学机自学院自动化系
电气工程专业
姓名:
学号:
指导老师:徐美华

目录

目录 2
一、 主要用途： 2
二、 设计任务及要求： 3
三、设计思路步骤及仿真调试 3
1.设计分析 3
2.交通灯模块： 4
3.脉冲信号模块 5
4.减法计数器及数码显示管模块 5
5.控制模块 6
6.对所使用芯片进行介绍： 7
7.交通灯工作图 12
四、实习小结 15

一、 主要用途：
有效管制交通、疏导交通流量、提高道路通行能力、有利于减少交通事故。
二、 设计任务及要求：

设计一个主干道和支干道十字路口的交通灯控制电路，其要求如下：
1.一般情况下，保持主干道畅通，主干道路灯亮、支干道红灯亮，而且主干灯亮的时间不少于60 S；
2.当主干道绿灯亮超过60 S，且支干道有车时，主干道红灯亮，支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过30S；
3.每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮5S。

三、设计思路步骤及仿真调试
1.设计分析
计数器能进行60进制、30进制以及5进制的减数计数，在计数器与译码器及与非门的工作下实现交通灯信号灯的切换。有以下四个状态：
a.主干道绿灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许车辆通行，支干道禁止车辆通行。当主干道绿灯亮够60秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
b.主干道黄灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，支干道禁止车辆通行。当主干道黄灯亮够5秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
c.主干道红灯亮，支干道绿灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许车辆通行，当支干道绿灯亮够30秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
d.主干道红灯亮，支干道黄灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许超过停车线的车辆通行，而未超过停车线的车辆禁止通行。当支干道红灯亮够5秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。

2.交通灯模块：
设主干道红灯、黄灯、绿灯分别为X1、X2、X3；支干道红灯，黄灯、绿灯分别为Y1、Y2、Y3，如下图所示。

图 交通灯模块

3.脉冲信号模块
因为
T==1s
因此经过1HZ的方波脉冲信号产生周期为1s的时钟信号，如图2.3所示。

图2.3

4.减法计数器及数码显示管模块
选用74LS192构成减法计数器，当进入黄灯模式，右边的计数器进行5秒钟的脉冲倒数，当倒数结束时BO端输出一低电平信号，促发左边的减法计数器进入工作状态，从而实现交通灯的倒计时时间控制。

图2.4

5.控制模块
使用74LS169十进制计数器构成三进制的加法计数器，同时组合74LS138数据选择器及与非门控制三个颜色交通灯的亮与灭。

图2.5

6.对所使用芯片进行介绍：
(1)74LS192
a.74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：

    图2.6.1（a）引脚排        图2.6.1(b) 逻辑符号
图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。
b.其功能表如下：
            输入
    输出
MR

P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
 1
 ×
 ×
 ×
×
×
×
×
0
0
0
0
 0
 0
×
×
d
c
b
a
d
c
b
a
 0
 1

1
×
×
×
×
   加计数
 0
 1
 1

×
×
×
×
   减计数

表5-2  74LS192的功能表
(2)74LS160
a.74LS160 为可预置的十进制同步计数器，其管脚图如图所示：
RCO 进位输出端
ENP 计数控制端
QA-QD 输出端
ENT 计数控制端
CLK 时钟输入端
CLR 异步清零端（低电平有效）
LOAD 同步并行置入端（低电平有效）
图2.6.2

b.74LS160功能表：

(3)74LS138
a.74LS138 为3 线－8 线译码器，其引脚排列及逻辑符号如下所示：
A0~A2：地址输入端
STA（E1）：选通端/STB（/E2）、/STC（/E3）：选通端（低电平有效）
/Y0~/Y7：输出端（低电平有效）
VCC：电源正
GND：地
A0~A2对应Y0——Y7；A0,A1,A2以二进制形式输入，然后转换成十进制，对应相应Y的序号输出低电平，其它均为高电平；

2.6.3（a） 2.6.3 (b)
b.74LS138真值表
输入
输出
STA
/STB
/STC
A2
A1
A0
/Y0
/Y1
/Y2
/Y3
/Y4
/Y5
/Y6
/Y7
×
H
×
×
×
×
H
H
H
H
H
H
H
H
×
×
H
×
×
×
H
H
H
H
H
H
H
H
L
×
×
×
×
×
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
L
L
L
L
L
H
H
H
H
H
H
H
H
L
L
L
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
L
L
L
H
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
L
L
L
H
H
H
H
H
L
H
H
H
H
H
L
L
H
L
L
H
H
H
H
L
H
H
H
H
L
L
H
L
H
H
H
H
H
H
L
H
H
H
L
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
L
H
H
L
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L

7.交通灯工作图
状态一：

图2.7.1
符合设计要求1：一般情况下，保持主干道畅通，主干道路灯亮、支干道红灯亮，而且主干灯亮的时间不少于60 S；
状态二：

图2.7.2

符合设计要求3：每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮5S。
状态三:

图2.7.3

符合设计要求2：当主干道绿灯亮超过60 S，且支干道有车时，主干道红灯亮，支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过30S；
状态四：

图2.7.4

符合设计要求3：每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮5S。
综上所述：该交通灯符合设计要求。

总图如下：

图2.7.5

四、实习小结
经过一周的电子技术课程设计，在不断的努力尝试和思考总结后，我完成了交通灯控制电路。在这次的实习中，由于数电是我们上一学期学习的课程，相较模电更为熟悉，在运用的过程中，更让我感到亲切，但这并不代表在实际的操作过程中遇到的困难比模电项目少。从网上的资料搜索到资料理解吸收再到电路的调试，每一步无不是一波三折的。但当我一步一步最终完成整个设计后，我也得到了巨大的成就感。我第一次发现自己所学的东西原来离这个社会这么近，经过自己的设计思维以及我现有的知识，我真正能够学以致用做出一有实际功能的电路，虽说只是模拟仿真，但这让我感到很神奇也很有趣，大大增加了我对自己专业的认识和兴趣。当然，在设计电路的同时，我深深感受到自己的专业知识的不足，这让我明白了专业知识是一切设计、一切理论的基础，学好专业课不但仅是应付考试这么简单的。经过这次课程设计，我学到很多东西，虽然有些辛苦，但我感觉很值得。