数字电子技术课程设计之交通灯控制系统

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1、数字电子技术课程设计之数字电子技术课程设计之 交通灯控制系统交通灯控制系统 专业班级： 指导教师： 一、内容摘要一、内容摘要 二、设计内容与要求二、设计内容与要求 三、方案分析三、方案分析 四、原理图设计四、原理图设计 4、1 信号灯控制器电路 4、2 信号灯译码器电路 4、3 计时器系统 4、4 显示译码器 4、5 LED 七段数码管 4、6 555 振荡器组成的秒脉冲电路 五、五、整体电路图以及工作原理整体电路图以及工作原理 六、参考文献六、参考文献 一、内容摘要一、内容摘要 电路通过两个 D 触发器组成的四进制级数器和由与非门组成的 译码器来控制主干道和支干道红、绿、黄灯的状态变化，从而

2、达到疏 通车辆安全顺利通过十字路口， 有 555 计时和电容电阻组成的秒脉冲 发生器，计时器由两个 74LS190 计数器构成，分别用于计时的十位 和个位，显示译码器把 74LS190 输出的 BCD 码译成七位二进制代码 通过七段数码管显示出相应的十进制数。 二、二、设计内容与要求设计内容与要求 为了确保在十字路口车辆安全顺利的通过，在交叉路口设置红、绿、 黄三种信号灯，红灯亮时禁止通行，绿灯亮时允许通行，黄灯亮时给 行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。 任务和要求： 1、 在主干道和支干道之间交替放行，主干道每次放行 50 秒， 支干道每次放行 40 秒。 2、每次绿灯亮变红时，黄灯先亮 4

3、 秒，而原红灯不变。 3、用十进制数显示放行与等待时间。 三、方案分析三、方案分析 方案一、用数电电子技术来实现交通灯的控制 1、交通灯控制系统原理框图如图 1-1 所示 主要由控制器、 定时器、 译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成， 秒脉冲发生器是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，经驱动电路驱动信号灯工作， 控制器是系 统 的 主 要 成 分 ， 由 它 控 制 定 时 器 和 译 码 器 工 作 。 图 1-1 系统的原理框图 （1）图中主干道绿灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上的车辆允许 通行，支干道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔时，控制器发出状态

4、信号，转到下一工作状态。 （2）主干道黄灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上未过停车线的车 辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，支干道禁止通行。黄灯亮 足规定时间间隔时， 控制器发出状态转换信号 T， 转到下一工作状态。 （3）主干道红灯亮，支干道黄灯亮。表示主干道禁止通行，支干道 上的车辆允许通行，绿灯亮足规定的时间间隔时， 控制器发出状态转 换信号，转到下一工作状态。 （4）主干道红灯亮，支干道黄灯亮。表示主干道禁止通行，支干道 上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮 足规定的时间间隔时， 控制器发出状态转换信号， 系统又转换到第 （1） 种工作状态。 方案二、 使用单

5、片机技术来实现交通灯的控制用单片机技术来实现交 通灯的控制是很容易实现的， 而且电路可靠性也很高，这里就不详细 介绍了。 四、原理图设计四、原理图设计 4.1 控制器 控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制 信号灯工作状态的转换。十字路口车辆运行情况只有四种可能， 实现 这四个状态电路可以使用两个 D 触发器组成一个四进制计数器采用 两片 74LS74 即可实现。 74LS74 功能表 输入 输出 预置 清零 时钟 数据 Q Q 非 PRE CLR CLK D 0 1 x x 1 0 1 0 x x 0 1 0 0 x x Q* Q* 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1

6、 1 0 x Q0 Q0 非 D 触发器的状态方程为 Q*=Q 非，load 每输入一个时钟脉冲 Q0的状 态改变一次 U7A 将 load 输入的时钟脉冲二分频后送给 U7B，即 load 每四个脉冲 U7A 和 U7B 的状态回到原来的状态，即四进制计数器。 4、2 信号灯驱动电路 主、支干道上红黄绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状 态，他们之间的关系见真值表。对于信号灯的状态，1 表示灯亮，0 表示灯灭，列出信号灯的真值表： 用发光二极管模拟信号灯的工作状态， 根据逻辑函数表达式画出的电 路图如图 1.2 所示。因为门电路带灌电流负载负载的能力强，故设计 成门电路输出低电平时，相应的发光二极管亮。 图 1.2 4、3 计时系统 74LS90 具有可对 8421BCD 进行计数，可逆计数，有联级脉冲输 出，可由送数控制进行异步置数，并行输出，可联级到 n位应用等功 能，所以可以用 74LS190 作为计时系统的计时器。 计时系统由两片 74LS190 构成的计数器，74HC00 和 74HC04 构 成的置数， 状态转换信号输出电路组成。 如图