数字电子技术课程设计-十字路口交通灯控制电路的设计参考.doc

目 录 1．…1 2. 方案论证与选择………………………………………………2 3.6 3.1 五秒倒计时减数电路的设计……………………………6 3.2 二十秒倒计时减数电路的设计…………………………9 3.3 三十秒倒计时减数电路的设计…………………………10 3.4 状态译码电路的设计……………………………………11 3.5 交通灯状态显示电路的设计……………………………13 3.6 交通灯定时电路的设计…………………………………15 3.7 交通灯故障检测电路的设计……………………………21 3.8 状态控制器电路的设计…………………………………23 3.9 人行道的指示灯电路的设计…………………………… 24 3.10 紧急情况时，手动开关控制电路的设计………………26 3.11 干道通行时间调整电路的设计…………………………27 3.12 手动清零及数字闪烁电路的设计…………………… 28 3.13 主要元器件的选择………………………………………30 4. 系统电路总图………………………………………………30 5. 经验体会……………………………………………………30 6. 参考文献……………………………………………………32 附录A： 系统电路仿真图……………………………………33 附录B： 元器件清单…………………………………………35 十字路口交通灯控制电路的设计 1.设计任务与要求 1.1 设计目的 随着生活水平的提高，家庭汽车拥有量越来越多，城市交通堵塞问题越来越严重，解决城市的交通拥挤问题越来越紧迫。交通灯在这个交通环境中起着一个重要的角色，是交通管理部门管理交通的重要工具。十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全运行。智能的交通灯能有效地缓解城市的交通压力，减少交通事故；为人民节省大量出行时间，创造出更多的社会价值。 运用数字电路理论知识自行设计一个较为完整的小型数字系统。通过系统设计、软件仿真、电路安排与调试初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，提高实际应用水平。 1. 设计一个十字路口的交通灯控制电路，交替运行， 2. 每次绿灯变红灯，黄灯先亮5秒（另外一条道上依然是红灯）。 3. 干道上有数字显示的时间提示，方便人们把握时间，具体要求主、次道上通行时间和黄灯亮都是秒减计数。 4. 黄灯亮时，红灯闪烁。 6． 同设置人行横道红、绿、灯。 7考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开头两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。10. 设计故障检查电路。 1.3 设计要求 1.用Multisim仿真软件仿真电路，并进行调试； 2.写出设计的全过程，附上有关电路图和资料，最后有心得体会。 3.附带元器件及参数； 2.方案论证与选择 2.1十字路口交通灯的系统设计 十字路口交通灯的系统图如图1，秒脉冲发生器产生整个定时系统的基脉冲，由减法计数器对显示时间减数达到控制每种工作状态的持续时间，当减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换，与此同时，状态译码器根据系统的下一个工作状态决定下一个减计数的初始值。减法计数器的状态有BCD译码器、显示管显示。在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控制电路，让红灯闪烁。 图1 十字路口交通灯的系统图 2.2 十字路口交通灯的状态控制器设计 十字路口交通灯信号流程图见图2,可将其分为四种状态。表示主干道绿灯亮，次干道红灯亮。表示主干道黄灯亮，次干道红闪烁。表示主干道红灯亮，次干道绿灯亮。表示主干道红灯闪烁，次干道黄灯亮。状态编码及状态转换图如下： 图2 交通灯信号流程图 2.3 DCD_HEX与七段数码显示管 Multisim中，两者之间都可显示，它们各有优势，显然七段数码显示显示管可在电路中实现更多的功能，比如实现数字闪烁。具体见 所以我选取了DCD_HEX来进行定时电路的显示，使用方法见图3，使用方法如下： 图3 七段数码管显示图 秒脉冲发生器 通常，秒脉冲发生器选择如图4，它们都能产生方波。其中555定时器很精确，但在此次方正过程中，我采用右边的脉冲发生器作为秒脉冲发生器。 图4 秒脉冲发生器 3.单元电路的设计和元器件的选择 3.1 五倒计时减数电路的设计 由74LS192D、、、74LS192D的功能如下所述。具体电路见图5。 减数器的实现： 根据74LS192D的特点，脉冲从DOWN端接入。置入0101后实现减数功能，当减到数码管显示为零，通过或门实现置数端为低电平，将0101置入。 图5 五秒倒