电气与信息工程系数电课程设计--交通信号灯控制器

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1、 课 程 设 计 课程名称课程名称 数电课程设计数电课程设计 课题名称课题名称 交通信号灯控制器交通信号灯控制器 一、一、 课程设计题目课程设计题目 交通灯控制系统设计交通灯控制系统设计 二、二、 设计的任务和要求设计的任务和要求 1）在严格具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。 要求：在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯；顺序无要求； 2） 设置一组数码管， 以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间。 红 （主： R,支：r）绿 （主：G，支：g）黄（主：Y，支：y）三种颜色灯，由四种状 态自动循环构成（GrYrRgRy）;并要求不同状态历时分别为：Gr:40 秒， Rg:

2、30 秒，Yr,Ry:5 秒。 三、系统总体设计方案及系统框图三、系统总体设计方案及系统框图 方案一：芯片设计方案一：芯片设计 （1）芯片功能及分配）芯片功能及分配 交通灯控制系统主要由控制器、定时器、译码器、数码管和秒脉冲信号发 生器等器件组成。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， 译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是 系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。 1）系统的计时器是由 74LS161 组成，其中应因为绿灯时间为 30 秒，所以 绿灯定时器由两块 74LS161 级联组成.74LS161 是 4 位二进制同步计数器，它具 有

3、同步清零，同步置数的功能。 2）系统的主控制电路是由 74LS74 组成，它是整个系统的核心，控制信号 灯的工作状态。 出翻译成 6 个信号灯的工作状态。整个设计共由以上三部分组成。 （2 2）设计原理：）设计原理： 1)1)总体方案如图总体方案如图： 2 2）各单元电路的设计）各单元电路的设计： 1. 1. 秒脉冲信号发生器秒脉冲信号发生器 时钟信号产生电路主要由 555 定时器组成震荡器，产生稳定的脉冲信号， 送到状态产生电路，状态产生电路根据需要产生秒脉冲，电路图如下图所示： 2.主控制电路： D1=Q1/Q2+/Q1Q2(/表示取非) D2=/Q2 CLK=CO2 CLR 和 PR 均

4、置 1. 主控制电路可产生 00-01-10-11-00 控制信号。 3.3.红绿灯显示电路红绿灯显示电路 红绿灯显示也是表示电路所处状态，其主控电路的状态一一对应，受到主 控电路控制，即主控电路的输出决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。 表如亮用 1 表示，灭用 0 示，则有: Q 1 Q 2 主 黄(Y) 主 绿(G) 主 红(R) 支 黄(r) 支 绿(y) 支 红 (g) 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 所以，R =Q1/Q2+/Q1Q2, Y=/Q1/Q2, G=Q1Q2; r=/Q1

5、/Q2+Q1Q2, g= Q1/Q2, y= /Q1Q2. 电路图如图： 4.4. 计时部分电路计时部分电路 A A A A) ) ) ) 计计计计 时时时时 器器器器状状状状态态态态产产产产生生生生模模模模块块块块： 设计要求对不同的状态维持的时间不同，限于实验室器材只提供 74LS161. 因要以十进制输出，且有一些状态维持时间超过 10 秒，则必须用两个 74LS161 分别产生个位和十位的数字信号。故计数器能够完成计时功能。因而采用两个 74LS161 级联完成计时器状态产生模块设计。 设计思路：设计思路： (1)(1)实现所需模值实现所需模值 将 74LS161 的时钟 cp 接秒脉

6、冲。74LS161 计数器是采用加法计数，要想倒 计时，则在 74LS161 输出的信号必须经过非门处理后才能接入数码管的驱动 74LS48，故在设计不同模值计数器确定有效状态时，要以 0000，0001-1111 这些状态中靠后的状态为有效状态。我采用异步置数法完成不同模值转化的实 现。 a)a)实现模实现模 5 5 的倒计时的倒计时 有效状态 10111100110111101111 取非即为 01000011001000010000 即 4-3-2-1-0 b)b)实现模实现模 9 9 的倒计时的倒计时 有效状态 0110011110001111 取非即为 1001100001110110-0000 即 9-8-7-6-5-4-3-2-1-0 （ 2 2）对控制个位输出的）对控制个位输出的 74LS16174LS161 设计设计 本人利用系统的状态量