交通灯控制电路设计报告.doc

交通灯控制电路设计报告
一． 设计要求
（1）交通灯分红黄绿三色，用灯光信号实现对交通的控制：红，绿，黄灯亮起时分别表示禁止通行，通行，暂停的信息，灯光闪烁表示信号即将改变，而且要以一定的时间间隔发生转变。
（2） 利用数字系统设计基础，熟悉74LS161N，74LS04D，74LS00D,74LS20D等芯片的工作原理，并学会使用它们搭建电路。另一点是要学会使用软件模拟电路图，还要做到此图能实际搭建电路。
二． 设计的作用、目的
1.掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会用面包板对电路进行仿真。
2.培养自己实践的能力,解决问题的能力及现有知识基础上的创新。
3.通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。
4.培养自己的创新能力和创新思维。
三． 设计的具体实现
1. 系统概述
简单介绍系统设计思路与总体方案的可行性论证，各功能块的划分与组成，全面介绍总体工作过程或工作原理。
设计思路：a．脉冲发生器设计（可搭建可采用现有的）b.交通灯控制电路设计c交通灯显示时间电路的设计 可行性论证：当东西方向为红灯时，禁止车辆通行，行人可通过；南北方向同理。时间间隔为16秒（我们自己设计的时间，与现实不同）。黄灯闪烁时，警示车与行人红绿灯的状态即将切换。当东西方向为绿灯时此车道通行，行人禁止通过，南北同理。就这样红绿黄按照一定的顺序依次出现以保证行人与车辆的安全。1.脉冲发生器的设计主要由电阻和电容及相应芯片组成。2.交通灯显示时间电路设计：老师给了我们现成的芯片74LS161N芯片。3.交通灯控制电路设计它由五个74LS04D芯片和四个74LS20D芯片以及一个74LS00芯片构成。总体工作过程与原理
1、分析系统的逻辑功能。
交通灯定时控制系统的主要由控制器、定时器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器构成。
TL ：表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为16秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则TL=0。
TY ：表示黄灯亮的时间间隔为5秒，定时时间到，TY=1，否则，TY=0。
ST ：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号，由它控制定时器开始下一个工作状态的定时。
2、画出一般十字路口的交通灯控制系统的工作状态及其功能如表1：
表1
控制器状态
信号灯状态
车道运行状态
S0(00)
S1(01)
S3(11)
S2(10)
甲绿，乙红
甲黄，乙红
甲红，乙绿
甲红，乙黄
甲车道通行，乙车道禁止通行
甲车道缓行，乙车道禁止通行
甲车道禁止通行，乙车道通行
甲车道禁止通行，乙车道缓行

控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：
AG=1：甲车道绿灯亮；BG=1：乙车道绿灯亮；
AY=1：甲车道黄灯亮；BY=1：乙车道黄灯亮；
AR=1：甲车道红灯亮；BR=1：乙车道红灯亮。
定时器由与系统秒脉冲同步的计数器构成，要求计数器在状态转换信号ST作用下，先清零，然后在时钟上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，直到15为止。
2. 单元电路设计（或仿真）与分析
　（1）、1616进制计数器74LS161

管脚图介绍：
时钟CP和四个数据输入端P0-P3
清零CR
使能CEP,CET
置数PE
数据输出端Q0-Q3
以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)
<74LS161功能表>
当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。
(2)74ls138译码器内部电路逻辑图功能表简单应用

74LS138 为3 线－8 线译码器：
共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式，其74LS138工作原理如下：
当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为
低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。
74LS138的作用:
利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反
相器还可级联扩展成 32 线译码器。
若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。
(3)74LS04D:

(4)74LS20D

(5)74LS00D:

3．电路的安装与调试
1、在实际连电路时，会出现接触不好等情况。这是由于试验箱的质量和试验器件的质量不好的关系。这时可用万用表测量各个接头的电压来判断是否是接触不好。
2、要注意每个元器件的工作原理和功能，以及逻辑器件的管脚图，以免因此而造成不必要的过失。
3、搭接工作完成后，做一次系统的检查，如果各部分连线正确，方可接通电源，进行调试。调试中如果发现实验现象与设计要求不符合，可从简单 部分或某一个预知特性的点开始，逐级进行查找，逐步缩小故障可能存在的范围，直到查出故障点并排除，使之达到预定的目的。
四． 心得体会，存在问题和进一步的改进意见等
1．在课程设计中运用所学知识将其付诸实践，这并不是在课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。
2．在课程设计实习中通过对电路的连接懂得了如何通过设计的分析对所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位置。在导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路一清二楚，
3．我们在实验中遇到一些自己无法弄明白的问题，可以请教一些同学。在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的想法，其他人的设计一定有值得你借鉴的地方。
4．实现过程中不仅要求对知识的掌握要足够准确与精通，更要有绝对的耐心与细心。我在这次的实习中其实就有连错线的时候，很难检查出来，费了好长时间才检查出来
五． 参考文献
1.阎石 《 数字电子技术基础 》 高等教育出版社 1998
2.房国志 《模拟电子技术基础》 国防工业出版社 2007,3
3.邱关源 《电路》 高等教育出版社 2006