数电课程设计(红绿交通灯的设计).docVIP

西安邮电学院

数字电路课程设计报告书

——交通灯控制器

学院名称

：

电子工程学院

学生姓名

：

XXX（XX号）

专业名称

：

电子信息工程

班级

：

电子XXXX

实习时间

：

2010年12月6日——2010年12月17日

红绿灯交通信号系统

一、红绿灯交通信号系统功能概述

红绿灯交通信号系统为模拟实际的十字路口交通信号灯。外部硬件电路包括：两组红黄绿灯（配合十字路口的双向指挥控制）、一组手动与自动控制开关（针对交通警察指挥交通控制使用）、倒计时显示器（显示允许通行或禁止通行时间）。

二、红绿灯交通信号系统

红绿灯交通信号系统外观示意图如图1所示。

倒计数

倒计数

计时器

绿灯

黄灯

红灯

红黄绿

灯灯灯

图1十字路口交通灯模拟图

三、任务和要求

1．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。

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，其中一个方向上绿灯亮的时间是20s，另一个方向上绿灯亮的时间是30s，黄灯亮的的时间都是5s。

3．选做：当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向常通行，倒计时停止。当特殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。

4．选做：用两组数码管，实现双向倒计时显示。

5s；从10至11，历时20s；再从11变至00，历时5s，依次循环。状态不同，计数器置数和红绿灯如何显示不同；计数器置数不同，则模值不同，状态改变时间也不同。

计数器的置数状态如下：

当用于计数的高位片74LS161芯片输入为1101，低位片74LS161芯片输入为0110时实现模30的计数器；当用于计数的高位片74LS161芯片输入为1111，低位片74LS161芯片输入为1011时实现模5的计数器；当用于计数的高位片74LS161芯片输入为1110，低位片74LS161芯片输入为0110时实现模20的计数器。通过这种模式，实现计数器与状态控制器相互控制。

然后状态控制电路74LS74控制计时电路74LS161的输入端。当状态控制电路的输出Q1、Q0为00时实现模30的计数器，此时主干道的绿灯和支干道的红灯亮；为01时实现模5计数器，此时主干道的黄灯和支干道的红灯亮；为10时实现模20的计数器，此时主干道的红灯和支干道的绿灯亮；为11时实现模5的计数器，此时主干道的红灯和次干道的黄灯亮；然后Q1、Q0再回到00状态，这样就实现了交通灯的循环且实现了主支干道通车时间不同的功能。

单元电路的设计

6.1秒脉冲产生电路

将555芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生周期不同的脉冲信号，即不同的频率的脉冲。

本次课程设计需要以秒为单位的脉冲信号，因此利用参数为4.7u和0.1u的2个电容，与参数为4.7k和150k的2个电阻按图4构成电路。

脉冲周期T=0.7×(4.7k+2×150k)×4.7u，约等于1s。

使用主要器件：555芯片一片、参数为4.7u和0.1u的电容、参数为4.7k和150k的电阻。

电路如下图：

6.2计时电路

利用系统的状态量Q1,Q0控制计数74LS161的置数端D0，D1，D2，D3。

计数器的置数状态如下：

控制器状态

高位片

低位片

模值

Q1

Q0

D3

D2

D1

D0

D3

D2

D1

D0

0

0

1

1

0

1

0

1

1

0

30

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

5

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

20

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

5

所以：

高位片：D3=D2=1；D1=Q1+Q0；D0=Q1（非）+Q0

低位片：D3=D0=Q0；D2=D3（非）；D1=0

对于每片74LS161芯片，将计数器高位进位RCO通过非门连至其同步置数端LOAD上，即：当此次计数至1111时，再接受一个脉冲信号，RCO由0变为1，同时，LOAD由1变为0，在脉冲到来时开始下一次置数。

另外，由于刚接通电路时，RCO没有进位信号，导致LOAD的值不确定，如若不加处理，将会存在数个乱码信号，此时，可以在LOAD上加一根接地的导线作为计数开关。这样，当CLK端接受脉冲信号时，计数器清0置数，拔掉导线后，计数开始，电路正常工作。

当每一状态发生变化时，置入的数据将同时改变，通过非门连接，将计数器输出信号加至七段数码管译码驱动器74LS48上，然后把74LS48的输出接到数码管上，在数码管上显示倒计的秒数，具体显示如下：

Q1Q0

主干道

支干道

00

绿灯29-0

红灯（30秒）

01

黄灯5-0

红灯（5秒）

10

红灯19-0

绿灯（20秒）

11

红灯5-0

黄灯（5秒）

使用主要器件：74