电子设计交通信号灯控制系统.docVIP

电子技术课程设计报告书 课题名称 交通灯设计 姓 名 王海洋 学 号 2008080530 院、系、部 物理与电子科学系 专 业 电子信息科学与技术 指导教师 张昌平 2010年 12 月 31日 一、设计任务及要求： 设计任务： 1、首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上用软件仿真画出硬件电路图。 2、在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设计。 3、写出设计报告。 要 求： 1、十字路口设有红、绿、黄、左拐指示灯；有数字显示通行时间，以秒单位作减法计数。 2、东西、南北方向干道交替通行，主干道每次绿灯亮40秒，黄灯亮5秒，红灯亮20秒。 3、当出现特殊情况时，进入特殊运行状态，两干道所有车辆都禁止通行，红灯全亮，时钟停止工作。 4、要求主支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0到99秒内任意设定。 指导教师签名： 2009年6月20日 二、指导教师评语： 指导教师签名： 2010 年 月 日 三、成绩 指导教师签名： 2010年 月 日 交通信号灯控制系统 1 设计目的 （1）熟悉集成电路的引脚安排。 （2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 （3）了解面包板结构及其接线方法。 （4）了解数字交通灯电路的组成及工作原理。 （5）熟悉数字交通灯电路的设计与制作。 2 设计思路 （1）设计出时钟发生器电路。 （2）设计可预置时间的计时电路。 （3）设计控制红、绿、黄三个计时器交替工作的控制电路。 （4）设计交通信号灯交替点亮的控制电路。 （5）设计出数码管倒计时的显示电路。 3 设计过程 方案论证 交通信号灯控制系统总体方框图如图1所示。 （一）方案论证 1. 时钟发生电路设计 使用555芯片设计方波发生器，方波频率为1Hz。555芯片制作的发生器可调，而且精确度也能达到要求；不需要编程控制；价格便宜。 方波发生电路设计如图(1)所示：图一 图（1） 2. 计时电路设计 由于三个信号灯的点亮时间不同，我们设计了三组计时电路，分别记录三种信号灯点亮时间。在此一红灯为例说明我们设计的计时电路的工作特点。 我们选择了用两个可预置数的四位二进制加减计数器（74HC193）分别记录红灯点亮时间的个位和十位。具体电路如图（2）所示: 图(2) ：计数器电路设计 又由于三种信号灯需要交替点亮及三组计数器也需要交替工作，我们还设计了三组计数器的工作状态控制电路，在此我们利用了计数器的进位信号来作为状态的控制信号，控制三组计数器的工作状态，具体电路如图（3）所示: 图 (3) 计数器组工作状态控制电路 3. (1)信号灯状态控制电路设计 此模块电路我们采用的是可预置数的加减8进制计数器（74HC160）作为信号灯状态变化的控制电路。在这里，我们利用计数器电路模块中十位上的计数器的进位信号作为74HC160的时钟信号。同时，将74HC160设计成一个三进制计数器，再使用一个或非门构造成信号灯三种状态的变换。由于74系列芯片不能直接“线与”。为了使三个进位信号都能工作，我们选用了一个四输入与非门（74HC13）。具体电路如图4所示： 图(4)信号灯控制电路 (2) 数码管显示电路设计 在此模块电路中我们选用的是BCD—7段译码器（74LS48），由于在计数器电路模块中我们是将74HC193设计成了加法计数器，所以在此模块电路设计中，我们需要将其取反后再连接到译码器的输入端，具体电路设计如图(5)所示： 图(5)：数码管显示电路 (3)数码管控制电路设计 由于只需要一组数码管交替显示三种信号灯点亮的时间，所以我们需要一个控制数码管显示状态变换的电路。在这里我们选用的是CD4052（双四选一多路开关）。其地址信号我们利用的是计数器组工作状态控制电路中的输出信号。具体电路如图(6)所示： 图(5) 数码管控制电路设计 （二）1.protues仿真电路全图： 2.主要原器件清单 主要元器件 型号 数量 时钟发生器 555 1个 可预置数的四位二进制加减计数器 74HC193 6个 七段BCD译码器 74HC48 2个 七段数码管 共阴极 2个 JK触发器 4027 2个 双四选一多路开关 4052 6个 六反向器 74LS04 3个 四输入与非门 74HC13 1个 3.