交通灯数电课设.docx

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交通灯数电课设

沈阳航空航天大学

课程设计

（说明书）

交通灯控制器的设计

班级/学号

学生姓名

指导教师

沈阳航空航天大学

课程设计任务书

课程名称电子线路课程设计

院（系）电子信息工程学院专业电子信息工程

班级学号姓名

课程设计题目交通灯控制器的设计

课程设计时间:

2010年12月20日至2011年1月2日

课程设计的内容及要求：

一、设计说明

设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器。

二、技术指标

主要街道绿灯亮6s，黄灯亮2s；次要街道绿灯亮3s，黄灯亮1s。

依次循环。

当主要街道亮绿灯和黄灯时，次要街道亮红灯（8s），当次要街道亮绿灯和黄灯时，主要街道亮红灯（4s）。

用MG，MY，MR，CG，CY，CR分别表示主要街道的绿灯、黄灯、红灯，次要街道的绿灯、黄灯、红灯。

三、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）。

四、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析。

五、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、阎石主编．数字电子技术基础．[M]北京：

高等教育出版社，2008年

3、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

4、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

5、陈光明等主编．电子技术课程设计与综合实训．[M]北京：

北京航空航天大学出版社，2007年

6、谢自美主编．电子线路设计·实验·测试．[M]武汉：

华中科技大学出版社，2006年

7、华满清主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：

机械工业出版社，2005年

六、按照要求撰写课程设计报告

指导教师年月日

负责教师年月日

学生签字年月日

成绩评定表

评语、建议或需要说明的问题：

指导教师签字：

日期：

成绩

一、概述

随着社会经济的发展，城市交通越来越引起人们的关注。

人、车、路三者的关系成为了交通管理部门需要解决的重要问题之一。

交通灯控制器是现代城市交通检测指挥系统中最重要的组成部分。

为此这次课设我的任务就是设计交通灯控制器。

其内容主要是：

设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器。

我的设计思路是：

首先用555定时器构成一个多谐振荡器，即信号产生器，为计数器提供信号，其次用74LS161（16进制计数器）构成12进制计数器，再次利用74LS138进行译码，最后采用与门的逻辑关系将发光二极管接入电路。

二、方案论证

设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器。

主要街道绿灯亮6s，黄灯亮2s；次要街道绿灯亮3s，黄灯亮1s。

依次循环。

当主要街道亮绿灯和黄灯时，次要街道亮红灯8s，当次要街道亮绿灯和黄灯时，主要街道亮红灯4s，用MG,MY,MR,CG,CY,CR分别表示主要街道的绿灯、黄灯、红灯，次要街道的绿灯、黄灯，红灯。

方案一：

方案一原理框图如图1所示

图1方案一的原理框图

方案一采用的是555多谐振荡器产生脉冲，74LS160计数器的同步计数功能，最后用多个与门及非门调试红、黄、绿信号灯译码控制电路。

方案二：

方案二原理框图如图2所示

图2方案二原理框图

方案二首先用555定时器构成一个多谐振荡器，即信号产生器，为计数器提供信号，其次用74LS161（16进制计数器）构成12进制计数器，再次利用74LS138进行译码，最后接入发光二极管。

本设计采用的是方案二，方案一控制电路中用了大量的与门和非门，使电路看起来复杂，而方案二则避免了这些问题，而且引入了74LS138芯片，性价比较高。

3、电路设计

1.直流稳压电源电路

图3直流稳压电源

2.555定时器构成的多谐振荡器

简单计算采用555定时器构成的多谐振荡器时，C2为0.01uF,若C1取10uF,依据公式周期T=（R1+2R2）CLn2可计算出R1+2R2=149k欧姆时可得到周期为1s的振荡信号。

其电路图如图4所示

图4555定时器构成的多谐振荡器

3.74LS161计数器构成12进制计数器

由74LS161的功能可知，为使电路工作在正常状态，7,9,10管脚应接高电平，由于需要12进制的计数器，所以应采用异步清零的方式将16进制的161计数器转换成12进制的计数器。

其电路图如图5所示

图574LS161计数器

4.74LS138译码器

将两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器，将输入的4位二进制代码QaQbQcQd译成16个独立的低电平信号

~

。

针对本题只需用到输出的12个低电平信号。

其电路图如图6所示

图674LS138译码器

5.用与门构成控制电路

因为74LS138低电平有效采用与门的连接方式，其电路图如图7所示

图7逻辑门电路

4．性能的测试

1.直流稳压电源的测试

经过测量直流稳压电源电压为5V,如图8所示

图8直流稳压电源

2.555多谐振荡器的测试

用示波器测量555多谐振荡器的管脚3处和管脚2处的输出波形，其电路图，波形图分别如图9，10所示

图9555多谐振荡器

图10输出波形

3.74LS161计数器

使74LS161的7,9,10管脚接高电平，由于需要12进制的计数器，所以应采用异步清零的方式将16进制的161计数器转换成12进制的计数器。

将示波器的引脚分别接入74LS161的输出端QaQbQcQd,其电路图波形图分别如图11，12所示

图1174LS161计数器

图12输出波形

3.控制电路测试

观察设计后的MR灯亮4s时，CG灯，CY灯亮分别亮3s，1s。

当CR灯亮8s时，MG灯，MY灯分别亮6s，4s，具体的电路如13图所示

图13控制电路

五、结论

通过为期两周的课程设计，我应用所学的数电、模电知识顺利的完成了交通灯控制器的设计。

期间查阅了很多书籍，并利用它们设计了符合要求的信号产生器，计数器，控制电路等。

巩固了课堂知识，而且有效的和实际结合到了一起，扩展了所学的知识。

在设计过程中我遇到了一些问题，如元件运用条件不熟，接口不对应等问题，感觉到书本知识与实际问题相结合的难处，但也激发了我这方面的兴趣，提高了理论结合实际的意识。

六、性价比

用数字电路实现系统控制，它基本上可以分为四个部分：

555多谐振荡电路、74LS161计数器电路、74LS138译码电路、逻辑门电路。

用一片555定时器构成多谐振荡器，在加上一些外部电路组成；74LS161计数器电路结合与非门构成12进制的计数器。

74LS138译码电路将4位输出译成16线的译码器。

由于74LS138译码器低电平有效，所以逻辑门电路采用与门的逻辑关系。

实验所用器件少，知识点明了，性价比较高。

七、课设体会及合理化建议

由于课本上的知识太多，平时课上学习并不能很好的理解和运用到各个元件的功能。

所以在这次课程设计中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的作用有了进一步认识。

有一点事在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心理总是想这样的接法行得通，但实际却并非如此，但却找不出问题所在，只有查阅相关资料才有所进展，这对我的理论和实践性结合的能力有很大的好处。

总体感觉就是，通过这次课程设计，加强了我动手，思考和解决问题的能力。

希望今后的日子里能够多多进行这样的能力培训，锻炼自己的动手能力。

参考文献

[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]阎石主编．数字电子技术基础[M]北京：

高等教育出版社，2008年

[3]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

[4]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

[5]陈光明等主编．电子技术课程设计与综合实训[M]北京：

北京航空航天大学出版社，2007年

[6]谢自美主编．电子线路设计·实验·测试[M]武汉：

华中科技大学出版社，2006年

[7]华满清主编．电子技术实验与课程设计[M]北京：

机械工业出版社，2005年