数字电路--交通信号灯自动控制设计报告.doc

课程设计报告 ? ? ? 课 程: 数字电路 题 目: 交通信号灯的自动控制 院 系: 淮北师范大学信息学院 专 业: 2012级 电子信息科学与技术 学 号: 201218052034 姓 名: *** 指导老师: ** ? ? ? 完成日期: 2014 年 06 月 06 日 一、课程设计题目： 交通信号灯的自动控制 背景：随着经济建设的发展，交通日益繁忙，事故时有发生为了保障行人和行车的安全，在十字路口上，都增设了交通灯控制器。而且大道通常有车，小道很少有车。 设计要求： 1、通常情况下，大道绿灯亮，小道红灯亮。 2、若小道来车，大道经6秒由绿灯变为黄灯；再经过4秒，大道由 黄灯变为红灯，同时，小道由红灯变为绿灯。 3、小道变绿灯后，则经过10秒钟后自动由绿灯变为黄灯，在经过4 秒变为红灯，同时，大道由红灯变为绿灯。 设计说明和提示: 灯的变化出现四个状态，用“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，其状 态表如下：表一 大道 小道 绿（G大） 黄（Y大) 红（R大） 绿（G小) 黄（Y小） 红（R小） 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 原理图 分析： 控制器：信号灯有四个状态，所以可以用两位二进制数控制这四个状态。信号灯的四个状态可以用74ls161的两个输出端Q0Q1作为控制信号，Q0Q1通过与非门芯片控制交通灯，信号灯的状态作计时器的选通信号。 计时器：74ls161通过同步置数构成四秒、六秒、十秒计时器，置数端作为通过门电路做控制器的时钟信号。 秒信号：NE555可构成秒脉冲发生器，做计时器的控制信号。 检测信号：当小道来车时使计时器和控制器选通端选通。 设计原理： 主控电路的设计： 由表1可知道路信号灯的亮灭可由两位二进制数Q1Q0的状态表示， 则可以写出信号灯的状态表达式： G大=；Y大=Q0； R大=Q1+Q1Q0=Q1 G小=Q1；Y小=Q1Q0；R小=+Q0= 表达式中Q1Q0的状态可有计数器74LS161的Q1和Q0的两个输 出端来表示。 因此由以上表达式可以画出主控电路图如下： 注：在此电路中，交通灯只有四个状态，所以用161芯片Q0和Q1 两个输出端控制其四个状态。 0000：G大与R小 0001：Y大与R小 0010：R大与G小 0011：R大与 Y小如图： 大道 小道 状态 绿（G大） 黄（Y大) 红（R大） 绿（G小) 黄（Y小） 红（R小） (Q3Q2) Q1Q0 1 0 0 0 0 1 (00)00 0 1 0 0 0 1 (00)01 0 0 1 1 0 0 (00)10 0 0 1 0 1 0 (00)11 计时器的设计：（这里的选通端未表示出，选通端的输入见总电路） 说明：均采用74ls161同步置数法，置入0000构成所需进制的计时器，此构成的计时器比用异步置零构成的计数器稳定，可靠性高，但是没有进位信号，所以控制器的时钟信号为计时器的置数信号。 6秒计时电路： 注：运用74LS161同步置数功能，74LS161计时为5时当下个时钟信号到来时 计时器被置为0.所以当EPET控制端输入高电平时实现从0到5的计数。 4秒计时电路： 注：运用74LS161同步置数功能，74LS161计时为3时当下个时钟信号到来时 计时器被置为0.所以当EPET控制端输入高电平时实现从0到 3的计数。 10秒计时电路： 注：运用74LS161同步置数功能，74LS161计时为9时当下个时钟信号到来时 计时器被置为0.所以当EPET控制端输入高电平时实现从0到 9的计数。 注意：本设计中采用计时器的置数端信号作为控制器的时钟信号，之所以不采用计时器的进位信号是因为按照此接法构成的计时器进位端一直是低电位（即没有进位信号），不能作为时钟信号，而置数端会产生高→低→高的信号，可以作为控制器的时钟信号。 脉冲发生器： 说明：作六秒、四秒、十秒计时器的时钟信号。 小道检测信号： 使用74ls74芯片（双D触发器），有置0和置1的功能。功能及 管脚图如下： CLK1,CLK2时钟信号； D1,D2数据输入端： Q1,,Q2,:输出端 CLR1,CLR2直接复位端（置0端，低电平有效） PR1,PR2直接置位端（置1端，低电平有效） 本设计中只使用其中一个D触发器，接法如下图： 说明：开关J2作小道来车信号，本设计中通常情况下J2接高电位，在1Q初态为1，1Q非为0情况下，控制器不选通,大道绿灯亮，小