数电交通灯课程设计.docx

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数电交通灯课程设计

目录

一、概述1

二、基本原理与设计方法。

1

三、单元电路设计与分析2

1.时钟信号发生器2

2.主控制器2

3.计数器3

4.控制信号灯的译码电路4

四、总原理图及元器件清单5

1．总原理图5

2.元器件清单7

五、结论7

六、心得体会8

七、参考文献8

一、概述

此电路是通过555产生一个1HZ秒脉冲信号，将秒脉冲信号送入计数器，计数器由3个74160,一个74153和一些门电路组成，它根据切换时间进行计数，同时向主控制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。

主控制器是由一个74160和一个74153采用反馈归零法构成的四进制计数器，由输出端得到所要求的四个状态这四种状态通过信号灯译码电路控制信号灯的亮灭。

二、基本原理与设计方法。

有一个主干道和支干道的十字路口如图示，每边都设置了信号灯，在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒，以便让停车线以外的车辆停止运行，因为主干道的车辆多，所以主干道放行时间长。

要实现上述交通信号灯的自动控制，则要求控制电路由时钟信号器，计数器，主控制器，信号灯译码驱动电路，和数字显示译码驱动几部分组成，整机电路的原理框图如图示

三、单元电路设计与分析

1.时钟信号发生器

时钟信号发生器采用由集成电路定时器555和RC组成的多谐振荡器，采用555构成的振荡器来产生秒信号，电路参数计算如下：

根据多谐振荡器振荡周期计算公式

T=tp1+tp2≈0.7（R1+2R2）C

已知T=1s，取C=10μF,R1=R2=R,则

R=T／（2.1C）=1／（2.1×10×10-6）Ω≈47kΩ

电路如图1所示：

图1时钟信号发生器

2.主控制器

十字路口车辆运行情况只有四种可能：

1.主绿灯，支红灯；2.主黄灯，支红灯；3.主红灯，支绿灯；4.主红灯，支黄灯。

四种情况循环反复，因此，要求主控制器电路也由四种状态，设这四种状态依次为S0,S1,S2,S3.

设S0=00,S1=01,S2=10,S3=11.实现这四个状态的电路，可用十进制计数器74160实现，采用置数法构成四进制计数器，即可从输出端Q0,Q1得到所要求的4个状态。

逻辑图如下。

为

电路如图2所示：

图2控制器电路

3.计数器

计数器有两个作用：

一个是根据主干道和支干道车辆运行时间以及黄灯切换时间的要求，进行30秒，20秒，5秒三种方式的计数；二是向主控制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。

计数器除需要秒脉冲作时钟信号外，还应受到主控制器的状态转换控制。

计数器的工作情况为：

计数器在主控制器进入状态S0时开始30秒计数；30秒后产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S1，计数器开始5秒计数；5秒后又产生归零信号，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S2,开始进行20秒计数；20秒后也产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S3，计数器又开始5秒计数；5秒后同样产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器回到状态S0，开始新一轮循环。

电路如图3所示：

图3计数器逻辑电路

4.控制信号灯的译码电路

主控制器的四种状态分别要控制主，支干道红、黄、绿灯的亮灭。

设灯亮为1，灯灭为0，则控制信号灯的译码电路的真值表如下。

状态

AGAYAR

BGBYBR

S000

1   0   0

0   0   1

S101

0   1   0

0   0   1

S210

0   0   1

1   0   0

S311

0   0   1

0   1   0

电路如图4所示：

图4译码电路逻辑图

四、总原理图及元器件清单

1．总原理图

2.元器件清单

元件型号

序号

主要参数

74160

U1,U2,U7

74153

U4

7SEG-BCD

LED—GREEN

D1,D4

LED—RED

D3,D6

LED—YELLOW

D2,D5

7404

U5:

ABCDEF,U8;ABCDE

7400

U3;ABCD,U9ABC

ANALOG,555

CAP_ELECTROLIT

10uF

CAP_ELECTROLIT

10pF

RESISTOR

47kohm

DC

五、结论

通过软件对电路图的仿真以及调试，最后对电路的全面检测，本电路设计符合要求。

六、心得体会

通过两周的课程设计使我感受颇多。

首先是得到对课上学的知识的复习巩固，通过课设使我认识到课上学的知识认为会了，可应用到实际时就发现了缺点。

基础知识并没有掌握牢固，选用器件时遇到很大麻烦，通过与同组同学的不断商讨及到图书馆和网上查与资料最终得以确定。

其次是设计电路时使我认识到做任何事想一遍就成功不是那么简单，尤其是设计电路，需要一遍一遍的修改调试才能得出符合要求的电路。

再次是在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识学到了很多在课上没有学到的知识，学会独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅。

总之，通过这次课程设计学到了很多课上学不到的东西，相信对以后的学习和工作会有很大的帮助。

七、参考文献

《电子技术动手实践》崔瑞雪主编，北京航空航天大学出版社

《数字电路与逻辑设计》罗中华主编，清华大学出版社

《数字电子技术试验与综合实训》邱寄帆，唐程山主编，人民邮电出版社

教师评语及设计成绩

评语

课程设计成绩：

指导教师：

日期：

年月日