數(shù)電課程設計--交通燈控制器

1、.數(shù)字電路課程設計報告書系部名稱：電子工程學院學生姓名：專業(yè)名稱：微電子班 級：實習時間：題目：交通燈控制器一 實驗目的1.綜合應用數(shù)字電路知識設計一個交通燈控制器。了解各種元器件的原理及其應用，鍛煉自己的動手能力和實際解決問題的能力。2.深入了解交通燈的工作原理。二 實驗要求1）在十字路口的兩個方向上各設一組紅黃綠燈，顯示順序為其中一個方向是綠燈，黃燈，紅燈，另一方面是紅燈，綠燈，黃燈。2）設置一組數(shù)碼管，以計時的方式顯示允許通行或禁止通行時間，其中一個方向上綠燈亮的時間為20秒，另一個方向上綠燈亮的時間是30秒，黃燈亮的時間都是5秒。3）當任何一個方向出現(xiàn)特殊情況，按下手動開關，其中一個方

2、向常通行，倒計時停止，當特殊情況結束后，按下自動控制開關，恢復正常狀態(tài)。三 使用元件器件型號數(shù)量器件型號數(shù)量1612LED6082電阻4.7K1043電阻150K1001電阻100歐姆1482電容4.7uF1741電容10315551數(shù)碼管2面包板1斜口鉗1四 總體方案的設計1分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖所示。它主要由控制器、定時器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時器和控制器的標準時鐘信號源，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器，數(shù)碼管和二極管的工作。 主控部分秒脈沖發(fā)生器交通燈倒計時控制部分數(shù)碼管顯示反饋控制 2分析系統(tǒng)的狀態(tài)變化，列出狀

3、態(tài)轉換表： （1）主干道綠燈亮，支干道紅燈亮。表示主干道上的車輛允許通行， 支干道禁止通行。 （2）主干道黃燈亮，支干道紅燈亮。表示主干道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，支干道禁止通行。（3）主干道紅燈亮，支干道綠燈亮。表示主干道禁止通行，支干道上的車輛允許通行。 （4）主干道紅燈亮，支干道黃燈亮。表示主干道禁止通行，支干道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉換是由控制器器進行控制的。設控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如下表所示：控制狀態(tài)信號燈狀態(tài)車道運行

4、狀態(tài)S0（00）主綠，支紅主干道通行，支干道禁止通行S1（01）主黃，支紅主干道緩行，支干道禁止通行S3（11）主紅，支綠主干道禁止通行，支干道通行S2（10）主紅，支黃主干道禁止通行，支干道緩行五 單元電路的設計1) 秒脈沖產生電路通過555芯片按一定的線路接上不同的電阻和電容就可產生周期不同的方波脈沖，即不同的頻率脈沖。課程設計需要秒脈沖，利用2個電容，2個電阻。脈沖產生2) 主控電路在設計要求中要實現(xiàn)四種狀態(tài)的自動轉換，首先要把這四種狀態(tài)以數(shù)字的形態(tài)表示出來?？梢詢晌欢M制數(shù)表示所需狀態(tài)（00Gr, 01Yr, 11Rg, 10Ry）,循環(huán)狀態(tài)：（0001111000）數(shù)字電路課程中介紹

5、的計數(shù)器就是通過有限幾個不同狀態(tài)之間的循環(huán)實現(xiàn)不同模值計數(shù)，由此設計一模值為4的計數(shù)器，其輸出（代表不同狀態(tài)）既可以循環(huán)轉換，而且能夠控制其他部分電路。在課程設計中利用74LS74（雙上升沿D觸發(fā)器）設計模4計數(shù)器作為主控部分電路。主控電路：3) 紅綠燈（發(fā)光二極管）顯示電路紅綠燈顯示是表示電路所處狀態(tài)，受到主控電路控制，即主控電路的輸出（A和B）決定了主干道和支干道的紅綠燈的亮滅情況。如亮用1表示，滅用0表示，則有，AB主紅(R)主黃(Y)主綠(G)支紅(r)支黃(y)支綠(g)00001100010101001110000110100010所以，R=A Y=AB G=ABr=A y=AB

6、g=AB紅綠燈顯示電路接線如下:4) 計時部分電路計時器狀態(tài)產生模塊：設計要求對不同的狀態(tài)維持的時間不同，而且要以十進制倒計時顯示出來。采用兩個74LS161完成計時器狀態(tài)產生模塊設計。設計思路：要以十進制輸出，而又有一些狀態(tài)維持時間超過10秒，則必須用兩個74LS161分別產生個位和十位的數(shù)字信號。顯然，計數(shù)器能夠完成計時功能，我們可以用74LS161設計，并把它的時鐘cp接秒脈沖。74LS161計數(shù)器是采用加法計數(shù)，要想倒計時，則在74LS161輸出的信號必須經過非門處理后才能接入數(shù)碼管的驅動74LS48，而在顯示是以0-9顯示計時，故在設計不同模值計數(shù)器確定有效狀態(tài)時，以0000，000

7、1，0010-1111這些狀態(tài)中靠后的狀態(tài)為有效狀態(tài)。例如：有效狀態(tài)10111100110111101111取非 01000011001000010000即 4-3-2-1-0 實現(xiàn)模5的倒計時。1.首先對控制個位輸出的74LS161設計按要求對系統(tǒng)的狀態(tài)不同，個位的進制也就要求不同。利用系統(tǒng)的狀態(tài)量A,B控制74LS161的置數(shù)端D0D1D2D3。當系統(tǒng)處在Gr或Rg狀態(tài)時，個位的進制是十（模10），即逢十進一，當系統(tǒng)處在Yr或Ry狀態(tài)時，個位的進制是五（模5），即逢五進一，模10時，有效狀態(tài)為0110，0111，1000，-1111，置D3D2D1D0為0110，模5時有效狀態(tài)為1011，

8、1100，1101，1110，1111，置D3D2D1D為1011，由此有，ABD3D2D1D0000110011011110110101011D0=D3（Yy） D2=(Gg) D1=1當狀態(tài)為1111時，74LS161的狀態(tài)必須跳到進入下一個循環(huán)，此時進位輸出為1，把它的CO非接入置數(shù)端LD。2.再對控制十位輸出的74LS161設計。同設計控制個位輸出的74LS161基本類似，用系統(tǒng)狀態(tài)量A,B控制十位74LS161的置數(shù)端D3D2D1D0。當系統(tǒng)處于Gr狀態(tài)時置D3D2D1D0為1101，當系統(tǒng)處于Yr或Ry時置D3D2D1D0為1111，當系統(tǒng)處于Rg時置D3D2D1D0為1110，有，ABD3D2D1D0001101011111111110101111D3=D2=1 D1=A+B=G D0=A+B=g同理我們將CO2非接入置數(shù)端LD對一些級聯(lián)的處理當計數(shù)超過10秒時，個位需向十位進位，此時十位計數(shù)，其它時間其保持不變，通過控制十位的CLK端實現(xiàn)這一功能，個位的CO1非連接十位的CLK端，當個位需進位，即完成一次循環(huán)，CO1為1，則十位有脈沖,十位開始計數(shù)，其他時刻CO1=0,十