课程设计---－交通灯控制器.doc

数字电路课程设计报告书 题目：交通灯控制系统 系部名称 ： 通信工程系 学生姓名 ： 专业名称 ： 通信工程 班 级 ： 通工0502 时间 ： 07年12月10日至07年 12月21日 课程设计题目－交通灯控制器． 任务和要求： 本实验要求设计一个具有主次干道的交通灯控制器，每边都设置红、黄、绿三种颜色信号灯。红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行。在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟，以便让后来车辆准备停车。 1.用模型模拟交通信号灯对交通的控制，管理； 2．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一个方向是绿灯，黄灯，红灯，另一方面是红灯，绿灯，黄灯； 3.由于要适应主次干道不同的车流量的需要，设计主干道的车量通行时间为30秒，次干道的车量通行时间为20秒 2.在红绿灯交换的前几秒种，先亮黄灯提示司机注意，然后绿灯灭，红灯亮； 4.用数字正记时也可用倒计时装置，提示司机剩余时间。 总体方案的选择： 1.交通灯控制电路分为: 时脉产生电路: 状态控制电路 倒计时电路 交通灯信号显示电路 2.主干道和支干道的红、黄、绿三种灯亮的状态表 状态 主干道 支干道 30S 绿 红 5S 黄 红 20S 红 绿 5S 红 黄  分析：此处灯的状态可以用74LS74 控制输入端的输入信号，也可以用74LS139和74LS161共同来控制。在设计时，时钟信号发生器产生稳定的“秒”脉冲信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时工作。两个74LS161 级连作为计数器，其输出端通过非门与74LS48 相连，在数码管上实现倒计时。由于输出端输出不变，所以用74LS74 控制输入端的输入信号，使其实现模30、模20、模5的转化。而74LS74自身也有一个循环，使74LS161的模值按所需的要求变化。而六个灯由74LS74的输出端通过74LS139直接控制。 下面是系统总框图 时钟信号发生器产生一个CP脉冲，计数器74161接受CP脉冲，实现同步计时。两片74161，实现计数功能，并通过非门产生倒计时。计数器的输入端用主控制器实现其模值循环。利用同步置数端，当高位输入为1101、低位输入为0110时实现模30的计数器；当高位输入为1111、低位输入为1011时实现模5的计数器；当高位输入为1110、低位输入为0110时实现模20的计数器。 然后主控电路，当74的输出Q2、Q1为00时实现模30的计数器，此时主干道的绿灯和次干道的红灯亮起来；当Q2、Q1为01时实现模5计数器，此时主干道的黄灯和与次干道的红灯一起亮而主干道的绿灯熄灭；当Q2、Q1为10时实现模20的计数器，此时主干道的红灯和次干道的绿灯亮起来；当Q2、Q1为11时，实现模5计数器，此时次干道的黄灯与主干道的红灯一起亮，而次干道的绿灯熄灭；然后AB在回到00状态，这样就实现了交通灯的循环且实现了主次干道通车时间不同的功能。 计数器的选择：可以用两片161来实现记数功能，也可用全加器来实现 倒计时显示：十位倒计时显示，将161的输出端通过非门接入48，利用它的反码输出在数码管上实现倒计时。再利用两片161的CO输出来控制74的CP，从而实现红绿灯的变化。这样便实现了该电路的所有功能。 此方案中状态控制电路我采用了双D触发器74芯片，使得电路的使用的芯片最少，电路也很简单，思路清晰功能易实现。 四. 单元电路的设计: 1. cp脉冲产生电路： 用555定时器构成自激多谐振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，能自动地产生矩形脉冲。以下是矩形脉冲产生电路： 2．红绿灯显示电路： 红绿灯显示是表示电路所处状态，与主控电路的状态一一对应，受到主控电路控制，即主控电路的输出（Q1和Q2）决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。如亮用1表示，灭用0表示，则红黄绿灯及倒计时状态图如下： Q2 Q1 主红(R) 主黄(Y) 主绿(G) 支红(r) 支黄(y) 支绿(g) 下一状态 Q2` Q1` 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 化简得：主干道：R=Q2,Y=Q2！Q1 ，G=Q2！Q1！ 支干道：r=Q2!，y=Q1Q2 ， g=Q1！Q2 D1=Q1`=Q1！，D2=Q2`=Q1*Q2！+Q2*Q1！ 上面分析结果可以用门电路实现(如与门,与非门,非门等)但是这些电路不稳定,容易出现错误,因为中规模器件不仅较小规模器件稳定,而且接线也教小规模器件简单.上面红绿灯的状态完全由Q1和Q2控制,我们用74LS74双上升沿D触发器来实现. 红绿灯接线及主控电路