簡易交通燈控制系統(tǒng)

1、沈 陽 工 程 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)題目： 簡易交通燈控制系統(tǒng) 系 別 自動化學(xué)院 班級 電子本111 學(xué)生姓名 滕希超 學(xué)號 2011312121 指導(dǎo)教師 田景賀 職稱 講師 起止日期： 2013年12 月 23日起至 2013年 12 月27日止沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目： 簡易交通燈控制系統(tǒng) 系 別 自動化學(xué)院 班級 電子本111 學(xué)生姓名 滕希超 學(xué)號 2011312121 指導(dǎo)教師 田景賀 職稱 講師 課程設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn)： 實(shí)訓(xùn)F215 任 務(wù) 下 達(dá) 時(shí) 間： 2013 年 12 月 20 日起止日期： 2013年12月23日起至 2013年12月27日止教研室主任

2、 田景賀 2013年 12月 16日批準(zhǔn)沈 陽 工 程 學(xué) 院 數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)成績評定表系（部）： 自動化學(xué)院 班級： 電子本111 學(xué)生姓名： 滕希超 指 導(dǎo) 教 師 評 審 意 見評價(jià)內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評 分加權(quán)分調(diào)研論證能獨(dú)立查閱文獻(xiàn),收集資料；能制定課程設(shè)計(jì)方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律，出勤情況是否良好，能夠獨(dú)立完成設(shè)計(jì)工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)，工作量飽滿，難度適宜。0.25432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.55432指

3、導(dǎo)教師評審成績（加權(quán)分合計(jì)乘以12） 分加權(quán)分合計(jì)指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價(jià)內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評 分加權(quán)分查閱文獻(xiàn)查閱文獻(xiàn)有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績（加權(quán)分合計(jì)乘以8）分加權(quán)分合計(jì)評 閱 教 師 簽 名： 年 月 日課 程 設(shè) 計(jì) 總 評 成 績分中文摘要本次數(shù)字電路畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容是設(shè)計(jì)交通燈控制器。該系統(tǒng)的基本功能為：在東西南北方向行駛

4、的車輛通過十字路口，在十字路中正中，每條道路各有一組紅，黃，綠燈和倒計(jì)時(shí)顯示器，用以指揮車輛和行人有序的通行。其中，紅燈亮表示該道路禁止通行；黃燈亮表示停車；綠燈亮表示可以通行；倒計(jì)時(shí)顯示器是用來顯示允許通行或禁止通行的時(shí)間。交通燈控制器就是用于自動控制十字路口的交通燈和計(jì)時(shí)器，指揮各種車輛和行人的安全通行。簡易交通燈設(shè)計(jì)電路主要芯片有74LS138，74LS192,NE555,74LS48,以定時(shí)器NE555構(gòu)成的多諧振蕩器用以產(chǎn)生周期為1秒脈沖波形，用于被74LS192計(jì)數(shù)，同時(shí)用兩塊74LS192芯片通過級聯(lián)的方式構(gòu)成60進(jìn)制倒數(shù)計(jì)時(shí)器，將倒數(shù)計(jì)時(shí)器輸出的數(shù)據(jù)傳入兩塊74LS48譯碼器里

5、，74LS192中讀取的數(shù)值最終通過兩塊七段數(shù)碼管顯示出來。計(jì)時(shí)的部分由兩塊倒計(jì)時(shí)器74LS192與若干個(gè)邏輯門共同構(gòu)成，工作過程共分為四個(gè)階段每個(gè)階段經(jīng)歷的時(shí)間分別為55秒，5秒，55秒和5秒，在每隔55秒或5秒輸出一個(gè)脈沖，通過下降沿觸發(fā)狀態(tài)控制器工作。使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變，并通過地址譯碼器74LS138控制著信號燈的轉(zhuǎn)換。其中紅燈亮的時(shí)間為55秒，黃燈為5秒，綠燈為55秒。關(guān)鍵詞：交通燈， 脈沖信號，倒數(shù)計(jì)時(shí)器，控制器，譯碼器。目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)成績評定表3中 文 摘 要41 設(shè)計(jì)任務(wù)描述61.1設(shè)計(jì)題目：簡易交通燈控制系統(tǒng)61.2 設(shè)計(jì)要求61.2.1 設(shè)計(jì)目的61.2.2 基

6、本要求61.2.3 發(fā)揮部分62 各部分電路設(shè)計(jì)62.1 秒脈沖電路的設(shè)計(jì)62.2倒數(shù)計(jì)時(shí)器72.3時(shí)間顯示器72.4 定時(shí)器 狀態(tài)控制器82.5信號燈顯示92.6總電路設(shè)計(jì)103 元器件清單11參考文獻(xiàn)111. 設(shè)計(jì)任務(wù)描述1.1設(shè)計(jì)題目：簡易交通燈控制系統(tǒng)1.2設(shè)計(jì)目的：（1）能獨(dú)立查閱、整理、分析有關(guān)資料 （2）能用數(shù)字集成電路完成設(shè)計(jì)任務(wù) （3）掌握脈沖產(chǎn)生、整形與分頻電路（4）掌握計(jì)數(shù)、譯碼與顯示電路1.3基本要求：(1) 模擬東西南北兩路交通指示燈（2） 紅燈亮60秒，黃燈亮5秒，綠燈亮55秒1.3發(fā)揮部分：有能力的同學(xué)可以利用課余時(shí)間進(jìn)行電路焊接及調(diào)試。2. 各部分電路設(shè)計(jì)及參數(shù)

7、計(jì)算2.1 秒脈沖電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需要的秒脈沖由定時(shí)器NE555所構(gòu)成的多諧振蕩器提供，多諧振蕩器如圖11（a）所示，圖中NE555外引線排列如圖11（b）所示。其中1腳是電路地GND；8腳是正電源端Ucc，工作電壓范圍為518V；2腳是低觸發(fā)端TR；3腳是輸出端OUT；4腳是主復(fù)位端R；5腳是控制電壓端Uc；6腳是高觸發(fā)端TH；7腳放電端DISC。R1、R2和C為定時(shí)電阻和電容，C1為電壓控制端穩(wěn)定電容。在信號的輸出端產(chǎn)生矩形脈沖，其振蕩頻率為 f=1.44/( R1+2R2)C 。2.2 倒數(shù)計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)器由兩位4位十進(jìn)制可逆同步計(jì)數(shù)器（雙時(shí)鐘）74LS192、一個(gè)非門和一或門構(gòu)成。其組成

8、如圖21（a）所示，其中 74LS192是上升沿觸發(fā)，CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端；CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端；LD為異步預(yù)置端，低有效；CR為異步清零端，高有效；CO為進(jìn)位輸出端，當(dāng)1001后輸出低電平；BO為借位輸出端，當(dāng)0000后輸出低電平；D3D2D1D0為數(shù)據(jù)預(yù)置端；Q3Q2Q1Q0為數(shù)據(jù)輸出端。倒計(jì)時(shí)器初始狀態(tài)為01100000，當(dāng)輸入一個(gè)脈沖，計(jì)時(shí)器就會減一。低位的狀態(tài)是0000時(shí)，再來一個(gè)脈沖，BO端就會由10，這是高位的CPD端由01。高位因得到一個(gè)上升沿，從而觸發(fā)，進(jìn)行減1運(yùn)算。低位的狀態(tài)變?yōu)?001。當(dāng)高低位的狀態(tài)都為0000時(shí)，它們的LD端就會接低電平，從而進(jìn)行異步置數(shù)。計(jì)時(shí)

9、器狀態(tài)變?yōu)?1100000。秒脈沖再來就會重復(fù)以上操作。22.3 時(shí)間顯示器時(shí)間顯示器由兩片七段顯示譯碼器74LS48和兩片半導(dǎo)體數(shù)碼管構(gòu)成。其組成如圖31（a）所示，74LS48的外引線排列如圖31（b）所示。A3A2A1A0組成8421BCA碼為輸入端，YaYg為輸出端。LT、RBI、BI/RBO為使能控制端，都是低有效。LT為燈測試輸入端，RBI為滅零輸入端，BI/RBO為滅燈輸入/滅零輸出端。此半導(dǎo)體數(shù)碼管為帶小數(shù)點(diǎn)（DP）的七段數(shù)碼管，分為共陰和共陽型。共陰型數(shù)碼管的COM端接低電平，共陽型的則接高電平。 2.4 定時(shí)器 狀態(tài)控制器定時(shí)器由倒計(jì)時(shí)器、兩個(gè)與門、兩個(gè)與非門和一個(gè)或非門構(gòu)

10、成。邏輯門所構(gòu)成的電路如圖41所示。狀態(tài)控制器有兩個(gè)JK觸發(fā)器級聯(lián)而成，如圖51所示。狀態(tài)控制器實(shí)質(zhì)是一個(gè)2位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器，下降沿觸發(fā)。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)器的狀態(tài)為01100000（60）或00000101（5）時(shí)，定時(shí)器輸出0，其余狀態(tài)都是是輸出1。倒計(jì)時(shí)器的初狀態(tài)為01100000，即定時(shí)器的初態(tài)為0，倒計(jì)到00000101之前定時(shí)器的輸出都為1，當(dāng)?shù)?0000101時(shí)，定時(shí)器輸出為0。狀態(tài)控制器得到下降沿而觸發(fā)。狀態(tài)控制器到下一個(gè)01100000時(shí)再次觸發(fā)。同時(shí)狀態(tài)跟隨轉(zhuǎn)變。這就實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)首先隔55秒轉(zhuǎn)換一次，接著隔5秒轉(zhuǎn)換一次，然后再隔55秒轉(zhuǎn)換。如此循環(huán)就可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)信號轉(zhuǎn)換的目標(biāo)。2.5 信號燈顯示此部分由一個(gè)數(shù)據(jù)分配器74LS138、兩個(gè)與門和6個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)如圖61（a）所示。74LS138的外引線排列如圖61 (b)所示，其中A2A1A0是3個(gè)二進(jìn)制代碼輸入端；Y7Y0是8個(gè)輸出端，低電平有效；STA、STB、STC是使能控制端。當(dāng)STA=1且STB=STC=0時(shí)，分配器才工作。制造二極管的材料不同就會發(fā)出不同的光。2.6總電路設(shè)計(jì)3 元器件清單元件名稱個(gè)數(shù)74LS192計(jì)數(shù)器2JK觸發(fā)器2NE555定時(shí)器1