简易交通灯控制电路的设计.doc

1、课 程 设 计 任 务 书课 程 名 称 电子线路课程设计 课程设计题目 简易交通灯控制电路的设计 课程设计的内容及要求：一、 设计说明与技术指标1东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间25秒。2东西方向与南北方向黄灯亮时间5秒。3南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮时间15秒。4如果发生紧急事，件可以手动控制四个方向红灯全亮，禁止该道路的车辆通行，特殊情况后能恢复正常。 二、设计要求1. 在选择器件时，应考虑成本。2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。三、实验要求1根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。2进行实验数据处理和分

2、析。四、推荐参考资料1童诗白，华成英主编，模拟电子技术基础。M北京：高等教育出版社，2006年。2 闫石，数字电路基础（第五版），M北京：高等教育出版社，2005.3 陈孝兵 555集成电路使用电路集 高等教育出版社，2002-84 王刚TTL集成电路应用 机械工业出版社 2000-10五、 按照要求撰写课程设计实验报告成绩评定表：序号评定项目评分成绩1设计方案正确，具有可行性，创新性（15分）2设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分）3态度认真，遵守纪律（15分）4设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（25分）5答辩（30分）总分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定

3、）指导教师签字： 2015 年 1 月 16 日一、 概述 随着我国汽车工业的发展，近年来交通事故高发，是一个普遍的问题，因此，交通红绿灯的设计，关乎所有人的生命安全。本次课设要求完成红绿灯设计电路，且各个方向的时间不相同，但是东西方向可以共用一个红绿灯，南北方向也可以共用一个红绿灯，设计电路中，应该先选择触发器产生波形，计数器进行计数，这样计数时间一定后将进位端连上合适的门电路，产生符合要求的红绿灯设计电路。二、 方案设计 设计方框图如图1所示 门电路判断 161计数器 555触发器 相应电路的红绿灯亮灭情况图1. 方案设计方框图 设计思路： （1）555芯片构造成多谐振荡器，产生时钟脉冲，

4、时钟脉冲是总电路的控制，为计数器，各个数列提供时钟脉冲。 （2）用一个161的十六进制计数器组成的分频电路，把原来555所组成的时钟脉冲进行分频，555设计产生2HZ的时钟信号，161进行十倍分频，原信号变为0.2HZ这时候作为新的输入信号，用来做下一个161片子的时钟输入端。 （3）将分频以后的信号作为161计数器的时钟输入端，当161计数器计数为0到4的时候，整个时钟走了五个周期，一个周期的时间是五秒，从而达到计数25秒的效果。在将计数器的4到5 设置为黄灯信号，从而达到计数五秒的效果。 （4）因为当计数器时间到了5 以后，由于黄灯要进行跳变，故而在加入另一个计数器，使得该计数器从0到2进

5、行计数，计数十五秒，从而使红绿灯发生跳变，设置2到3秒为黄灯。 （5）用另外一个161 片子作为选择切换两个计数器的工作状态，配合相应的门电路，就能实现整个电路的要求达到的功能。由于本方案中黄灯电路，就当两个计数器从2到3，从4到5计数周期，从而实现四个路口全部黄灯的功能。 本方案优缺点：由于本方案中用的是一个分频器，而且其他电路均用161进行实现，从而避免使比较复杂的计数器，且该电路片子的种类基本为常用芯片，便于实验搭建电路。加上附加的门电路，该电路成本低，且使用的均为可靠常用芯片。同时用分频器实现25秒电路图思想比较与众不同。三、 电路设计1. 分频器电路 分频器用555定时器做成施密特触

6、发器，且产生2HZ的方波，但是该频率不符合实验电路中要求的五秒技术一次的要求，因此用一个161计数器，设计为置零法，计数到1001，即是个周期，从而实现了计数器的计数要求。.图2. 分频器电路 2. 分频器电路选择片子工作的电路： 该电路中最左边的161片子是作为选择片子来工作的，当右边上方片子3达到了进位输出的时候，即二进制数0101，十进制数5秒的那个时刻，下方片子没有工作，因而片子3的输入端为高电平，因而三输入与非门的输出端为低电平，从而使最左边时钟由高拉低了，进而使得该片子的输出端为低电平，成功的将片子由上面的工作下面的不工作状态，切换为上面的不工作而下方的片子工作状态。 图3. 切换

7、片子工作芯片的电路3. 南北方向红灯，东西方向绿灯电路25秒： 该电路由于开关处于断开状态，因而上方电路线为低电平，因而门电路中最左边的或门电路上面的输入端为低电平，下面的输入端与非门电路有关。当第上方的161工作时候，输入端为低电平，非门以后为高电平，从而或门输出变为高电平，从而南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮。 图4 南北方向绿灯，东西方向红灯电路25秒4. 南北方向红灯，东西方向绿灯电路15秒： 该电路中由于最左边的或门电路上输入端为低电平，下输入端为高电平，从而使得电路输出为现在图中所示，上方绿灯亮，下方最下面的或门上输入端为低电平，下输入端为高电平，从而下方红灯亮。 图5. 南北方向绿

8、灯，东西方向红灯电路15秒5. 黄灯电路： 黄灯电路的工作在两个计数器的输出端均为高电平时候，此时三输入与非门为高电平输入，输出为低电平，强行将两个161片子的9端口为低电平，此时最左边的非门输出为高电平，因而和他相连的右边的非门变为高电平，此时与黄灯相连的或门电路变为高电平，则黄灯全亮。 图6. 黄灯电路6. 紧急状况电路： 当紧急状况开关闭合，非门电路为低电平，161不工作，此时最右边上下两个或门的输入端为高电平，两个红灯均亮。 图7. 紧急电路四、 性能测试1. .分频器工作电路的测试 电压波形仿真如下图所示 图8. 分频器电压波形图2. 切换片子工作状态的测试 当上面的161工作的时候

9、的如下图所示 图9. 当上面的161工作状态图 当下面的161工作的时候如下图所示 图10. 当下面的161工作状态图3. 东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮25秒测试 东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮25秒测试如图所示 图11. 东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮25秒测试图4. 东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮15秒测试 东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮15秒测试如图所示 图12. 东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮15秒测试图5. 黄灯5秒测试图 黄灯5秒测试如图所示 图13. 黄灯亮测试图6. 紧急状况测试图 紧急状况测试图如图所示 图13. 紧急状况测试图7. 实物连接电路图： 实物连接电路图如图所示

10、 图14.实物连接电路图本次设计电路，应该有四种情况，上图中显示的是东西方向红灯电路，南北方向绿灯电路15秒，该电路下来会自动切换状态，到东西南北都为黄灯5秒，后在自行切换到东西方向绿灯南北方向红灯电路25秒，当开关闭合上之后，电路会显示四个方向全部为红灯。开关断开时候，电路自行恢复到正常状态。五、 结论和感想 在这次课设中体会到了书本和实际的差距，在书上会解题，不一定会设计方案，对于计数器同步和异步，有时候为了达到多一位和少一位的问题都要花很长时间去修改，感觉对了，但是结果还是不对，仿真和实际的构思有一定的差距。 课设的目的是锻炼学生的自学能力和解决问题的能力，当遇到问题时一定要先思考，然后

11、再做，只有把本质的东西弄明白了，做起来就会轻松！ 参考文献1 Thomas L Floyd主编. 数字电子技术第十版. M北京：，电子工业出版社2006年2 陈振官等编著. 新颖高效声光报警器. M北京：国防工业出版社，2005年3 童诗白，华成英编.模拟电子技术基础.M北京：高等教育出版社，2006年4 戴伏生主编.基础电子电路设计与实践.M北京：国防工业出版社，2002年5 谭博学主编.集成电路原理与应用.M北京：电子工业出版社，2003年附录I 总电路图附录II 元器件清单序号编号名称型号数量1A1定时器55512R1 电阻 3.6M13U4 U5 U6 U10计数器74LS16144U3F U3C U3D U8A U3A非门74LS0415S1开关16U18B U14B U14D U11B U15B U15A U15C 或非门74LS0827U13三输入或非门74LS2718U19A U19B或门CD403219C3电容1uF110C2电容0.1uF113