課程設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課題名稱(chēng)交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)完成時(shí)間指導(dǎo)教師職稱(chēng)學(xué)生姓名班 級(jí)總體設(shè)計(jì)要求和技術(shù)要點(diǎn)設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)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(shí)，黃燈先亮5秒鐘，此時(shí)原紅燈不變。3用十進(jìn)制數(shù)字（遞增計(jì)數(shù)）顯示放行和等待時(shí)間。4選作部分：采用倒計(jì)時(shí)的方式顯示方形和等待時(shí)間。工作內(nèi)容及時(shí)間進(jìn)度安排第15周：周1-周3 立題論證方案設(shè)計(jì)、熟悉軟件周4-周5檢查設(shè)計(jì)結(jié)果，預(yù)答辯第16周：周1-周2 仿真實(shí)驗(yàn)周3-周4 驗(yàn)收答辯周5完成設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)成果1與設(shè)計(jì)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的軟件程序2課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)內(nèi) 容 摘 要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的

2、發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車(chē)、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門(mén)需要解決的重要問(wèn)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(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)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(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門(mén)亟待解決的主要問(wèn)題。為此，通過(guò)我應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)電路、主控電路、信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器、脈沖信號(hào)發(fā)生器組成。關(guān)鍵詞：計(jì)時(shí)電路、主控電路、信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器、脈沖信號(hào)發(fā)生

3、器。目 錄一、 概 述 1二、方案設(shè)計(jì)與論證11方案設(shè)計(jì)12論證2三、單元電路設(shè)計(jì)與分析 21555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器 32用74ls161計(jì)數(shù)器構(gòu)成5、20、30進(jìn)制計(jì)數(shù)器 33用三態(tài)門(mén)、非門(mén)和d型鎖存器構(gòu)成控制電路 4四、總電路圖及元器件清單51總電路圖52元器件清單5五、結(jié)論5六、心得體會(huì)6七、參考文獻(xiàn)6一、概述 用555定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器，即信號(hào)產(chǎn)生器，為計(jì)數(shù)器提供信號(hào)，再用74ls161（16進(jìn)制計(jì)數(shù)器）分別構(gòu)成5進(jìn)制、20進(jìn)制、30進(jìn)制計(jì)數(shù)器（即支干道黃燈亮、綠燈亮和紅燈亮的時(shí)間），再利用三態(tài)門(mén)（控制端高電位時(shí)為導(dǎo)通電路，反之為關(guān)閉電路的特性）、非門(mén)和d型鎖存器（s、r分別

4、為置1和置0強(qiáng)迫端的特性）構(gòu)成控制電路來(lái)控制5、20、30進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路工作之間的轉(zhuǎn)換，即利用三態(tài)門(mén)、非門(mén)和d型鎖存器的特性在各進(jìn)制計(jì)數(shù)器產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)時(shí)，控制相關(guān)進(jìn)制電路工作與不工作從而實(shí)現(xiàn)5、20、30進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路工作之間的轉(zhuǎn)換和指示亮滅狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。二、方案設(shè)計(jì)與論證1方案設(shè)計(jì)圖1 交通控制燈電路設(shè)計(jì)如圖1所示為交通控制電路設(shè)計(jì)方案圖，根據(jù)概述中的設(shè)計(jì)思想及方法來(lái)實(shí)現(xiàn)下圖（圖2）的交通指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中描述的指示燈的轉(zhuǎn)換及每種狀態(tài)維持的時(shí)間（用數(shù)碼顯示管來(lái)顯示）。狀態(tài)1左右黃燈亮前后紅燈亮狀態(tài)0左右綠燈亮前后紅燈亮狀態(tài)3左右紅燈亮前后黃燈亮狀態(tài)2左右紅燈亮前后綠燈亮圖2 交通指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換

5、圖2論證 用示波器來(lái)測(cè)量555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖周期是否為1s；連接數(shù)碼顯示管來(lái)顯示各個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換以及每種狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間來(lái)驗(yàn)證控制電路知否正確；根據(jù)交通指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖來(lái)檢驗(yàn)信號(hào)譯碼驅(qū)動(dòng)電路是否正確。三、單元電路設(shè)計(jì)與分析1555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器圖3 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖所示為555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，c2為0.01uf，若c1取10uf，依據(jù)公式周期t=（r1+2r2）cln2 可計(jì)算出r1+2r2=144k歐姆時(shí)可得到周期為1s的振蕩信號(hào)。2用74ls161計(jì)數(shù)器構(gòu)成5、20、30進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖4 74ls161構(gòu)成的5、20、30進(jìn)制計(jì)數(shù)器 若圖所示設(shè)計(jì)數(shù)器從

6、上到下分別記為1、2、3、4。1為5進(jìn)制計(jì)數(shù)器：將輸出端q2、q0（信號(hào)為0101即5）經(jīng)一與非門(mén)與74ls161的置0端mr相連，即計(jì)數(shù)器累加到5時(shí)置0；2與3構(gòu)成30進(jìn)制計(jì)數(shù)器：2為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即個(gè)位計(jì)數(shù)器，進(jìn)位輸出端與3的enp、ent端相連，3為三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即十位計(jì)數(shù)器（2、3進(jìn)制的實(shí)現(xiàn)與1計(jì)數(shù)器構(gòu)成5進(jìn)制原理一樣）；2與4構(gòu)成20進(jìn)制計(jì)數(shù)器：與2、3構(gòu)成的30進(jìn)制原理一樣。3用三態(tài)門(mén)、非門(mén)和d型鎖存器構(gòu)成控制電路圖5 控制電路如圖所示設(shè)上邊兩個(gè)三態(tài)門(mén)和一個(gè)非門(mén)為1，下邊的為2，其中上邊的三態(tài)門(mén)為s1，下邊的為s2，另外上邊鎖存器為d1，下邊的為d2。初始狀態(tài)：d1、d2輸出端q為

7、0，1中s1關(guān)閉，s2導(dǎo)通，2中s1關(guān)閉，s2導(dǎo)通，即20進(jìn)制電路工作；當(dāng)20進(jìn)制電路十位上產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)清零的同時(shí)，將d1置1，即開(kāi)通5進(jìn)制電路，關(guān)閉20、30進(jìn)制電路；當(dāng)5進(jìn)制電路產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)清零的同時(shí)，將d1置0，d2置1，即前者開(kāi)通20、30進(jìn)制電路同時(shí)關(guān)閉20進(jìn)制電路，結(jié)果只有30進(jìn)制電路工作；當(dāng)30進(jìn)制電路產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)清零的同時(shí)，將d2置0，而此時(shí)d1也為0，回到了初態(tài)，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)了對(duì)5、20、30各進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換。四、總電路圖及元器件清單1總電路圖圖6總電路圖2元器件清單表1 元器件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注u1u3u7u1074ls1614個(gè)計(jì)數(shù)器u30u317seg-bc

8、d2個(gè)數(shù)碼管顯示器u12u274004個(gè)與非門(mén)u40074hc082個(gè)與非門(mén)u1374102個(gè)與非門(mén)u40074hc082個(gè)與門(mén)u1974ls022個(gè)或非門(mén)u11u6u1874hc329個(gè)或門(mén)u4u17u100740412個(gè)非門(mén)d1led-red2個(gè)紅色發(fā)光二極管d2led-yellow2個(gè)黃色發(fā)光二極管d3led-green2個(gè)綠色發(fā)光二極管u8u1574744個(gè)d型鎖存器u145551個(gè)555定時(shí)器r1r210watt1k72k72k2個(gè)電阻c1c2audio220n0.01uf10uf2個(gè)電容五、結(jié)論通過(guò)為期兩周的課程設(shè)計(jì)，我應(yīng)用所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)順利得完成了交通燈控制器的設(shè)計(jì)。期間，我查

9、閱里很多相關(guān)書(shū)籍，學(xué)到了很多知識(shí)，并利用它們?cè)O(shè)計(jì)了符合設(shè)計(jì)要求的信號(hào)產(chǎn)生器、計(jì)數(shù)器、控制電路等。不僅鞏固了課堂知識(shí)，而且有效的和實(shí)際結(jié)合在了一起，擴(kuò)展了所學(xué)知識(shí)和見(jiàn)識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到不少問(wèn)題，如相關(guān)元件運(yùn)用條件不熟、接口不對(duì)應(yīng)等問(wèn)題，感覺(jué)到書(shū)本知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題及需要結(jié)合的難處，但也激發(fā)了我這方面的興趣，提高了理論結(jié)合實(shí)際的意識(shí)。六、心得體會(huì)由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。有一點(diǎn)是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)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(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，而又一下找不出問(wèn)題所在，只有在查了書(shū)上有關(guān)這方面的解釋后才有所進(jìn)展，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間很多?？傮w感覺(jué)是：通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決