交通灯控制电路设计自动化 数字电子技术课程设计_交通灯控制电路设计

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综 述

本次设计主要分为四个部分，第一部分：信号产生电路；第二部分：电子示电路；第三部分：倒计时设计，第四部分：交通灯及交通灯控制电路

在本次设计中采用555定时器产生CP=1Hz的脉冲信号，经过用741192设计的预置状态为59的60进制加计数器和预置状态为29的30进制计数器。并使进位位作为脉冲输出，实现5分频，然后用芯片74161和74139实现南北干道和支东西干道红，绿，黄色灯亮的时间控制，最后一部分的减计数器选用74193进行级联计数，译码器选用cc4511，本人主要设计减计数器及数码管显示倒计时部分

一、设计任务与要求

1．东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间30。2．东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。3．南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间60。

二、方案设计与论证

根据设计任务与要求,我们可以知道这个交通灯的设计是分南北干道和东西干道的,两个方面的时间是不同的,东西方向通行30s,南北方向60s,这就要求我们要有两个计数器,根据我自己的经验,东西方向通行30s完,倒计时数字显示器会显示到0,然后切换到南北方向通行60s完之后, 倒计时数字显示器也会显示到0之后然后切换到南北方向,这样如此循环,由于黄灯是当两个计数器倒计时到5时开始闪,我们就可以在这时发出一个脉冲然后一直保持到0,或者是接收0~5这段时间的脉冲都可以控黄灯只在到了这段时间才亮;方案：

交通灯控制原理图:

2.a 交通灯原理框图

首先由555定时器产生1s的信号脉冲，通过由一些1k电阻和三片74LS245，两片74LS192处理构成定时电路处理，产生时间输出信号作用电子显示器，另一部分的1s的信号脉冲通过由两片74LS112的JK触发器组成的路灯控制电路的对1s的信号处理，产生对交通路灯有控制作用的电子逻辑信号，从而实现按要求的对路灯的正常控制。

2三、单元电路设计

3.1时间脉冲产生电路

由 555 定时器和外接元件 R1、R2、C 构成多谐振荡器，脚 2 与脚 6 直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接 触发信号，利用电源通过 R1、R2 向 C 充电，以及 C 通过 R2 向放电端 放电，使电路产生振荡。电容 C 在 和 之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，且通过调节参数，使得产生的矩形波为1hz的也就是周期为1s的脉冲发生电路。

3.1a 1s脉冲信号产生电路

3.2电子显示电路

一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。

3.2a BCD码显示电路

3.3计时器电路

计数器

倒计时计数电路主要由计数器构成，它在整个系统设计中的作用是实现计时计数，在此我们选用减法计数器，因为本设计说明时间可预置，所以需要可预置数的减计数器。目前，在实际工程应用中，我们已经很少使用小规模的触发器去拼接成各种计数器，而是直接选用集成计数器产品。3.3a 74LS192 74LS193引脚图

本次课程设计需要50进制和30进制减计数器各一个，所以采用两个74193级联计数，将表示个位的计数芯片借位端BO连接后一级的CPD即可进行级联计数，后一级输出为十位位。以下为设计中用到的50和30进制减计数器。以下为计数器的逻辑电路图：

3.3b 范围为49~0的50进制减计数器

3.3c计数范围为29~0的30进减制计数器

3.4交通灯控制电路与交通灯

3.4，1交通灯控制电路

交通信号灯转换器其实就是由计数进制转换器来实现，即一个JK触发器，其中J、K端都同时接高电平，即构成了一个T’触发器，目的就是实现翻转功能，其时钟输入端是由倒计时计数器中的两片74192的八个输出端经过一个或门然后经过一个非门接入。

3.4.1a 交通灯控制电路

3.4，2交通灯模拟电路

S0：没有打开电源的状态。S1：东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间30s。S0，S1，S2，S3中任一状态下打开电源会进入S1状态，数码管初始值为60。数码管最大显示为60，出现“0”的瞬间进入下一状态。（S2）S2：东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。

数码管最大显示为30，出现“0”的瞬间进入下一状态。S3：南北方向绿灯亮，东西 方向红灯亮，时间60s。数码管最大显示为60，出现“0”的瞬间进入下一状态。

3.4.2a 交通灯模拟电路

心得体会

经过一周的努力，我终于完成关于交通灯控制电路的电子课程设计，通过一周不断的查资料让我积累了许多实际操作经验，已初步掌握了数电的应用技术，以及数字电路的知识和有关器件的应用，我深刻体会到了数子电路技术对当今现代社会的重要作用。经过这次设计，我学会了许多东西，学会了严密的思考，构想及怎样把计划付诸于实际行动之中。同时与社会的不断高速发展的步伐相比，我认识到自己所学的知识和技能还远远不足，有些实际性的问题还不能够解决，缺少很多有实际运用价值的知识储备，缺乏应有的动手解决实际问题的能力，缺乏些高效利用及筛选大量资料的能力，缺乏资源共享及应有的团队合作精神，有待进一步提高，我应当学好自己的专业知识以适应不断发展的社会。

在这次课程设计中，我学会了如何有效的利用网络资源及图书馆的藏书，找到了几个很不错的专业网站，为以后的查阅专业方面的信息和相互之间的交流打下了坚实的基础，学会了如何看电路图，识别电路图，提高了自己的专业技能，同时也培养了自己独立解决实际问题的能力，也培养了自己认真和严谨的科学态度，收到了很大的启发，为以后的工作积累了些宝贵的经验。

参考文献

[1]高吉祥.数字电子技术.北京：电子工业出版社

[2]梁宗善.电子技术基础课程设计[M].武汉：华中理工大学出版社 [3]李玲远，范绿蓉，陈小宇.电子技术基础实验.北京：科学出版社 [4]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社 [5]康光华

电子技术基础（数电部分）华中理工大学电子学教研室