数字系统课程设计-交通灯-实验报告.doc

数字系统课程设计-交通灯-实验报告交通灯控制电路摘要在一个交通繁忙的十字路口,没有交通灯来控制来往车辆和行人的通行,假设也没有交警,那会发生什么事情呢?后果是难以想象的,可能会陷入一片混乱,甚至瘫痪。当然我们每个人都不希望这样。我们作为社会的一员,每人都有责任为它的更加先进和快捷做出力所能及的事情。我设计的这个交通控制系统可以通过交通灯控制东西方向车道和南北方向车道两条主次交叉道路上的车辆交替运行,用以减少交通事故的发生概率。并且经过这次实验使得我对电子技术课程内容的理解和掌握有了更深一层的认识,也学会使用半导体元件和集成电路,掌握电子电路的基本分析方法和设计方法,进一步提高分析解决实际问题的综合能力,也为将来的就业或继续深造做好准备。一、任务在城市道路上的交叉路口一般设置有交通灯,用于管理两条道路通行车辆。现有一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉口,为确保车辆安全、迅速的通行,在交叉路口的每条道上设置一组交通灯,交通灯由红、黄、绿3色组成。红灯亮表示此通道禁止车辆通过路口;黄灯亮表示此通道未过停车线的车辆禁止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮表示该通道车辆可以通行。要求设计一交通灯控制电路以控制十字路口两组交通灯的状态转换,指挥车辆安全通行。指挥车辆安全通行。设计要求1、基本要求(1)设计一个十字路口交通灯控制电路,要求主干道与支干道交替通行。主干道通行时,主干道绿灯亮,支干道红灯亮,时间为60秒。支干道通行时,支干道绿灯亮,主干道红灯亮,时间为30秒。(2)每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮5秒钟。此时另一路口红灯也不变。(3)黄灯亮时,要求黄灯闪烁,频率为1Hz。2、发挥部分要求在绿灯亮(通行时间内)和红灯亮(禁止通行时间内)均有倒计时显示。二、设计方案选取与论证1、所选方案的理由:本设计的交通灯控制电路是综合运用了74LS192芯片、7474芯片和NE555芯片等的集成电路。根据任务要求,用单片机或分立组件来实现是比较容易的,但是由于要求不能使用单片机设计,因此使用数字电路课程里学过的知识,运用它们来设计分析电路。即使用分立组件来实现。2、方案的可行性、优缺点本设计的方案中采用了74LS192芯片、7474芯片和NE555芯片来实现对交通灯的控制,采用NE555产生连续时钟秒脉冲输入,用74LS192芯片的减计数功能实现显示的倒计时功能,用7474芯片实现对交通信号状态的转换,配合基本逻辑门电路,进而完成对交通信号的控制电路。确定方案后,通过查阅相关专业书籍、上网搜集相关信息,同时按照设计要求与实际情况进行改进,最终制定了成熟且可行的方案。3、整机的原理框图主干道允许通行信号灯状态转换控制器倒计时计时器秒脉冲发生器次干道允许通行三、各单元电路的电路图及工作原理1、秒脉冲发生器本设计秒脉冲发生器由一个集成的555定时器构成,当电源接通后,VCC通过对R1、R2向电容充电。电容上得到电压按指数规律上升,当电容上的电压上身到2/时,输电压VO为零,电容放电。当电压下降到1/时,输出电平为高电平,电容放电结束。这样周而复始便形成了振荡。我们要的周期是1秒,频率是1赫兹。各元件参数可以由下面的公式可知:f=/((R1+2R2)*C),取C=10uF,因此只需(R1+2R2)=143K即可,近视取R1=15K,R2=68K。其电路图如下所示2、倒计时计时器本设计用两片74LS192来实现秒计数功能,我们要的只是减计数,所以我们把它们的UP端接到高电平上去,个位秒计数的DN端(DOWN端)接到秒脉冲上;十位秒计数上的输入端D1端接到高电平上,D3端接低电平上,D0、D2端接外部控制转换状态部分,与控制转换部分共同作用,即从输入端置入0011(十进制的3)、0110(十进制的6),用来实现30秒和60秒之间的替换,十位的借位端TCD和两个PL端联在一起,再把个位的TCD端和十位的DN联在一起。当秒脉冲从个位的DN端输入的时候秒计数的192开始从9减到0;这时,它的借位端TCD会发出一个低电平到十位的输入端DN,秒十位的计数从6变到5,一直到变为0;当高低位全为零的时候,十位的TCD发出一个低电平信号,两个置数端PL等于零,个十位完成并行置数,下一个DN脉冲来到时,计数器进入下一个状态减计数循环工作。把两个192的Q0/Q1/Q2/Q3分别接到由译码器和数码管组成的显示电路上就可以看到时间的显示了。作为交通灯控制器的一个模块,它还得有一定的接口来和其他的模块连接在一起协调工作。倒计时计时器的电路图:3、信号灯状态转换控制器根据设计要求,经过分析得出信号灯状态转换有四种不同的状态状态1:主干道的绿灯亮,车道通行;次干道的红灯亮,车道禁止通行。状态2:主干道的黄灯闪,车道缓行;次干道的红灯亮,车道禁止通行;状态3:主干道的红灯