數(shù)字電子技術課程設計交通信號燈控制電路的設計

1、東北電力大學信息工程學院數(shù)字電子技術課程設計報告報 告 題 目 ： 交通信號燈控制電路的設計 專業(yè) ：通信工程 班級 ：通信工程092姓 名 ： 學 號 ： 指導教師姓名：完 成 時 間 ： 2011-6-29 課程設計任務書課題名稱交通信號燈控制電路的設計完成時間2011-6-29指導教師李蕾學生姓名李岳瀟班 級通信092總體設計要求和技術要點設計一個交通信號燈控制電路。要求：1主干道和支干道交替放行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒。2每次綠燈變紅燈時，黃燈先亮5秒鐘，此時原紅燈不變。3用十進制數(shù)字（遞增計數(shù)）顯示放行和等待時間。工作內容及時間進度安排第17周：周1-周3 立題論

2、證方案設計、熟悉軟件周4-周5 查找資料，構建框架第18周：周1-周2 利用軟件，進行仿真周3-周4 功能測試，完善設計書及功能周5 上交設計成果，進行答辯課程設計成果1與設計內容對應的軟件程序（基于ewb軟件的仿真）2課程設計報告書內 容 摘 要隨著社會經濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關系的協(xié)調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地

3、區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。為此，通過我應用所學的知識設計了一套交通燈控制電路的方案。交通燈的控制系統(tǒng)主要由計時電路、主控電路、信號燈轉換器、脈沖信號發(fā)生器組成。關鍵詞：計時電路、主控電路、信號燈轉換器，脈沖信號發(fā)生器。一、概述 用脈沖信號發(fā)生器為構成100進制的兩個74160計數(shù)器提供信號，再用2個74ls160（10進制計數(shù)器）構成100進制計數(shù)器并用四個與非門和三個非門控制構成5進制,20進制,30進制（即支干道黃燈亮、綠燈亮和紅燈亮的時間）同時對信號燈控制電路輸出脈沖，之后利用信號燈控制電路反饋實現(xiàn)5進制,20進制,30進制之間的轉換，以此

4、達到交通燈信號控制的實現(xiàn)二、方案設計與論證1方案設計圖1 交通控制燈電路設計如圖1所示為交通控制電路設計方案圖，根據(jù)概述中的設計思想及方法來實現(xiàn)下圖（圖2）的交通指示燈狀態(tài)轉換圖中描述的指示燈的轉換及每種狀態(tài)維持的時間（用數(shù)碼顯示管來顯示）。圖2 交通指示燈狀態(tài)轉換圖2論證用示波器來測量百進制計數(shù)器和與非門產生的脈沖信號時候符合20s，5s，30s，5s的規(guī)律三、單元電路設計與分析1用74ls160計數(shù)器構成100進制計數(shù)器及計數(shù)器的兩種用途圖4 兩個74ls160構成的100進制計數(shù)器由這兩個74160十進制計數(shù)器組成的100進制計數(shù)器作用有二：1. 根據(jù)主、支路運行時間一黃燈切換的時間的要

5、求進行20,5,30，三種計數(shù)制度的轉換。若圖所示設計數(shù)器從左到右分別記為1、2。1，2均為10進制計數(shù)器（連法如圖），將兩個計數(shù)器相連組成100進制計數(shù)器，具體做法：如圖所示，將1片進位輸出端接入2片中的enp和ent端。并由三個與非門以及由信號燈控制器反饋回的燈況信號，向load端輸入信號達到20,5,30，三種計數(shù)制度的轉換2. 向信號燈控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，信號燈控制器根據(jù)狀態(tài)轉換信號進行狀態(tài)轉換，信號燈控制器包含的計數(shù)器除需要秒脈沖做時鐘信號外，還需要在發(fā)生信號燈控制器的狀態(tài)控制計數(shù)器工作情況內：.計數(shù)器在主控制器進入狀態(tài)s0的開始20s計數(shù)；20s后產生歸零脈沖并且向信號燈控制器

6、發(fā)出狀態(tài)轉換信號，是計數(shù)器歸零，信號燈控制器進入s1狀態(tài)，計數(shù)器開始5s計數(shù)，5s后又產生歸零脈沖，并且向信號燈控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，信號燈控制器進入s3狀態(tài)，計數(shù)器開始20s計數(shù)，20s后又產生歸零脈沖，并且向信號燈控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，信號燈控制器進入s3狀態(tài)，計數(shù)器開始5s計數(shù)，5s計數(shù)后又開始新的一輪循環(huán)。 根據(jù)以上分析，30s，20s，5s的計數(shù)的歸零信號分別為a，b，c，計數(shù)器歸零信號l為，l=a+b+c，a=x1*x0*qb2*qa2,b=x1*x0*qb2,c=x0*qc1*qa1。連線如上圖所示。3利用74160計數(shù)器及與非門構成信號燈控制電路圖5 信號燈控制電路交通燈共

7、有四種狀態(tài)，分別依次對應s0，s1，s2，s3三種狀態(tài)循環(huán)圖6狀態(tài)轉換圖信號燈控制器狀態(tài)主干道支干道x0x1rygrygs000100001s110100010s210001100s311010100圖7信號燈控制狀態(tài)真值表即，信號燈控制系統(tǒng)總共有四種可能s0=00,s1=01,s2=10,s3=11。由圖7的真值表可以得出r=x1 y=x1*x0 g=x1*x0 r=x1 y=x!*x0 g=x1*x0由此可得圖5的連線四、總電路圖及元器件清單1總電路圖圖8總電路圖2元器件清單表1 元器件清單元件功能數(shù)量74160計數(shù)器3個指示燈充當紅綠黃三色信號燈6個與非門9個非門13個vcc提供高電平2

8、個接地提供低電平3個數(shù)碼顯示管顯示通行時間2個脈沖信號源提供脈沖信號給clk1個5、 故障及排除 在制作過程中，由于忽視了，對設計的要求，起初制作出的是遞減計數(shù)的交通燈控制電路，利用的是74190計數(shù)器，通過up/down接口控制遞增或遞減計數(shù)，完成設計后，由于不符合設計要求，并且修改困難，故重新制作了上述的電子電路，并未遇故障。六、結論通過為期兩周的課程設計，我應用所學數(shù)字電子技術較為順利得完成了交通燈控制器的設計。期間，我查閱里一些相關書籍，學到了一定的知識，并利用它們設計了符合設計要求的信號產生器、計數(shù)器、控制電路等。鞏固了課堂知識，而且和實際結合在了一起，擴展了所學知識和見識。在設計過程中遇到不少問題，如知識運用不熟練，實際連線出錯等問題，感覺到書本知識與實際問題及需要結合的難處，但是與此同時也提高了我的動手實踐能力，將書本上死的東西變活，并且深刻的認識到，實踐是檢驗真理的唯一標準六、心得體會由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，所以在這次課程設計過程中，為了可以順利的完成課程設計題目。我了解了一些元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了一定的認識。有一點是在設計過程中，經常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，而又一下找不出問題所在，只有在查了書上有關這方