数电课程设计——交通灯_交通灯数电课程设计

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课 程 设 计

课程名称 数字电子技术基础 题目名称

交通灯控制电路

学生学院 专业班级

学

号

学生姓名

邓嘉琦

指导教师

2014 年月 25 日

一、设计题目：

交通灯控制电路

二、实验要求：

基本要求：

1）

设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间在30至90秒范围内设定，时间应可分别设定并易于设置修改。

2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟（包含在30至90秒范围内），才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。

3）甲、乙车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）。

扩展要求：

4）同步设置人行横道红、绿灯指示。

三、原理电路和程序设计：

总体方案：

由于是十字路口的交通灯，两边电路对称，不再赘述。

时钟：

参考教科书里的电路图，用555芯片构成计1Hz时器，电路图如下图：

译码电路与倒计时模块：

由于仿真时用的是自带译码器的数码管，故在这此电路图中不标明译码模块；译码芯片选用的是CD4511芯片，故选用共阴的数码管。由于交通灯倒数是十进制数，故倒数计时芯片用的是十进制双向计数芯片747HC192。通过74HC02上单逻辑功能组成两位数倒数计时器。每当两位数都倒数到0时同时触发置数。数码管与倒数计时器电路如下图：

设置时间电路与置数电路：

由于设计要求为时间可调，对此一开始方案有两个。

方案一为：通过计数器，每按下一次开关计数一次，并通过逻辑电路实现减5的功能（黄灯为5秒）再放到另一寄存器保存。

方案二为：通过放置开关，按照BCD码的格式按下开关以达到设置时间的目的。两位十位数换成BCD码的话至少需要8个开关。

在具体实施时，由于减5的功能（还必须是BCD运算）难以实现，以及定时器芯片成本高，计数设置时间不方便等原因，最终方案为：用16个开关分别设置红灯和绿灯的时间，但必设置时红灯时间必须比路灯多5秒。

置数芯片最初选用的是74HC373。但在焊接时发现373的引脚不容易排版，后来换成了74HC245。功能相同。

置数电路与倒数电路的链接如下图：（由于16个开关太占版面，故不全画出。。）

其中U4为控制黄灯置数的芯片

时序控制模块：

作为整个电路的控制模块，需要实现的是置数芯片的选择，红绿灯的亮暗。由于交通灯一个循环只有三个状态，即红绿黄灯显示的状态。通过逻辑电路，与计数芯片配合，组成三进制计数器；使每次倒数计数芯片倒数到0时计数一次，将计数结果送到译码芯片来控制置数芯片的选通。在这里用到的逻辑芯片为74HC08，计数芯片任然用74HC192（懒得去看其它芯片了），译码器用的是74LS139（由于电路是对称的，可以节省一块芯片）。由于控制电路涉及整个电路，故在此给出整个电路图的连线，如下图：

其中时钟电路用信号发生器代替，另一组电路与该电路相同，共用U8、U11、U12三块逻辑芯片。红绿黄灯由193的输出端采用共阳的方式控制。

四、仿真与调试：

仿真结果流畅，两个计数器正常运行，置数正常。未出现逻辑冲突。但在实际调试时由于时序控制模块设计上的缺陷存在竞争冒险的现象，红路灯以及置数功能有时会出现错误，基于此，在各模块的连接处增加了几个电容后得以改善。

五、总结：

此次课程设计做的是心力憔悴，不过也从中学习了很多，焊接技术也提升了很多。这次的作品，优点在于能完成所有包括要求扩展的功能，两个方向都有独立的数码管显示时间，黄灯显示时间也是独立的，与现实的交通灯模式相同。缺点就是耗费时间常，成本高，电路稳定性不够高，设计存在一定的缺陷（没时间也很难改了）。这次额课程设计让我明白了单片机的重要性，对于较复杂的逻辑功能，单片机能很大程度的简化电路和降低成本。同时我对逻辑电路的设计和运行有了更深的了解。焊接技术也有很大提高。虽然这次课程设计做的很辛苦，但收获还是很大的。

参考资料：

《数字电子技术基础（第五版）》

------阎石 《常用HC系列芯片》-----百度文库

另附作品照片：

正面

背面