交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)課題名稱 交通燈控制電路的設(shè)計(jì)與制作姓 名 白玉 學(xué) 號 16 班 級 通信S09-2 專 業(yè) 通信技術(shù) 所 在 系 電子技術(shù)系 指導(dǎo)教師 趙俊英 完成日期 2011年12月31日 天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書課題名稱： 交通燈控制電路的設(shè)計(jì)與制作完成期限： 2011年10 月 31日 至 2012 年 1月 8 日姓 名 白玉 指導(dǎo)教師 趙俊英 專 業(yè) 通信技術(shù) 職 稱 講師 所在系 電子技術(shù)系 系 主 任 劉松 接受任務(wù)日期 2011.10.31 批準(zhǔn)日期 2011.11.1一、原始依據(jù)（資料）：1. 數(shù)字電子技術(shù)，楊志忠，高等教育

2、出版社，20102. 實(shí)例講解Multisim 10電路仿真，程勇，2010二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容和要求：設(shè)計(jì)內(nèi)容：1設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間都設(shè)為25秒；2要求黃燈先亮5秒，才能變換運(yùn)行車道；3黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次 。設(shè)計(jì)要求： 1. 用晶振或555電路產(chǎn)生電路工作脈沖； 2. 用基本的計(jì)數(shù)器芯片實(shí)現(xiàn)分頻，計(jì)時(shí)功能；3. 配合數(shù)字電路邏輯芯片，實(shí)現(xiàn)交通燈的狀態(tài)控制；4. 給出電路的multisim仿真結(jié)果；5. 設(shè)計(jì)硬件電路，并實(shí)現(xiàn)。三、建議查閱的技術(shù)資料： 1. 通用電子元器件的選用與檢測 王昊等，電子工業(yè)出版社

3、2. 常用電子元器件及典型芯片應(yīng)用技術(shù) 劉法治等，機(jī)械工業(yè)出版社天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 頁號（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃表序號起止日期計(jì)劃完成內(nèi)容實(shí)際完成內(nèi)容檢查日期檢查人簽字1.31-2011.11.7確定課題，布置任務(wù)對課題進(jìn)行初步了解22011.11.82011.11.15收集資料，了解交通信號燈的原理及設(shè)計(jì)。搜索到資料及一些相關(guān)書籍32011.11.162011.11.26進(jìn)行multisim代碼設(shè)計(jì)及波形仿真設(shè)計(jì)了multisim代碼并仿真出了波形42011.11.27-2011.12.13進(jìn)行硬件電路搭接完成調(diào)試，達(dá)到預(yù)期效果52011.12.142011.12.20按照論文正

4、式格式完成論文初稿按照論文格式，將起草的論文轉(zhuǎn)化成論文初稿62011.12.212011.12.27指導(dǎo)檢查論文撰寫情況并檢查、修改論文終稿經(jīng)過老師的指導(dǎo)，再次查閱資料及相關(guān)信息，找出了自己的不足，并進(jìn)行修改72011.12.282012.1.8論文完成，準(zhǔn)備答辯論文完成，按照要求打印并裝訂成冊系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組審閱意見：系主任簽字：年 月 日天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 頁號（2）注：1.本任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。 2.簽字部分用筆填寫,其余各項(xiàng)均要求打印。（宋體、小4號字）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目交通燈控制電路的設(shè)計(jì)與制作學(xué)生姓名白玉系別電子系專業(yè)、班級通信S09-2

5、班指導(dǎo)教師趙俊英職稱講師工作單位天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院指導(dǎo)教師職稱工作單位實(shí)踐地點(diǎn)天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院交表日期畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告內(nèi)容要求：課題的意義、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。課題的研究內(nèi)容、研究方法、研究手段、研究步驟。課題所需的參考書目等。注：開題報(bào)告占畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)總成績的10% 。 課題的意義、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路上各種各樣的車輛越來越多，給目前的交通網(wǎng)絡(luò)控制帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。作為交通控制主要樞紐工具的交通燈，在這場考驗(yàn)中扮演了一個(gè)重要的角色。通過國家一二級城市交通調(diào)查表明，目前的交通燈控制系統(tǒng)基本不能很好的控制城市交通擁擠的問題。其主要原因是目前的家同等大多數(shù)都

6、是使用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，而單片機(jī)只能使用定時(shí)算法來控制城市交通。在城市建設(shè)發(fā)展初期，這種控制系統(tǒng)基本上能夠滿足交通要求，但是在我國城市建設(shè)發(fā)展后期，伴隨著交通車輛的增加，這種系統(tǒng)不但不能夠解決交通擁擠的問題，在某些場合還會(huì)使交通疏導(dǎo)工作變的越發(fā)嚴(yán)峻?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，提高了人們的生活水平，生活離不開智能化處理。數(shù)字圖像處理技術(shù)、電子信息技術(shù)、機(jī)械電子技術(shù)的發(fā)展為交通燈控制系統(tǒng)的智能化建設(shè)提供了有力的技術(shù)支持。通過對這幾種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，可以使交通燈通過對當(dāng)前的路況信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，然后將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)控制中心，通過數(shù)字控制中心的智能化分析，根據(jù)實(shí)際情況來控制十字路口的交通狀況，避免出現(xiàn)南北

7、交通堵塞擁擠現(xiàn)象嚴(yán)重，而東西車輛稀少的交通狀況。 課題的研究內(nèi)容、研究方法、研究手段、研究步驟。 通過采用數(shù)字電路對交通燈控制電路的設(shè)計(jì)，提出使交通燈控制電路用數(shù)字信號自動(dòng)控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方法，指揮各種車輛和行人安全通行，實(shí)現(xiàn)十字路口交通管理自動(dòng)化。本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 頁號（1） 都設(shè)為25秒，要求黃燈先亮5秒，才能變換運(yùn)行車道。分別用紅、黃、綠三色發(fā)光二極管表示信號燈，并用數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)。因此，本設(shè)計(jì)需要一個(gè)脈沖產(chǎn)生模塊、信號燈模塊、倒計(jì)時(shí)模塊、數(shù)碼顯示

8、模塊和主控模塊。脈沖產(chǎn)生電路用以驅(qū)動(dòng)倒計(jì)時(shí)電路，置數(shù)電路將交通燈亮?xí)r間預(yù)置到計(jì)數(shù)電路和寄存器中，信號燈模塊對信號燈的各種狀態(tài)進(jìn)行循環(huán)控制，倒計(jì)時(shí)模塊以基準(zhǔn)時(shí)間秒為單位做倒計(jì)時(shí)，數(shù)碼顯示模塊顯示倒計(jì)時(shí)的時(shí)間，主控模塊對電路種的各個(gè)模塊進(jìn)行級聯(lián)控制。交通信號燈控制電路，交通燈采用發(fā)光二極管，顯示時(shí)間則采用自帶譯碼器的數(shù)碼管顯示。系統(tǒng)需要每秒減數(shù)，所以可以采用555定時(shí)器產(chǎn)生秒脈沖，經(jīng)由一個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)電路后產(chǎn)生信號燈需要的二種脈沖，即25s,5s，傳遞給控制器，由控制器發(fā)出狀態(tài)。譯碼器接受狀態(tài)后譯碼，輸出控制信號燈和數(shù)碼管顯示的狀態(tài)。指導(dǎo)教師審核意見：簽字： 年 月 日系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組審閱意

9、見：系主任簽字：年 月 日天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 頁號（2）注：本報(bào)告由學(xué)生本人填寫（打印、宋體、小4號字）。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）系別電子技術(shù)系專業(yè)班級通信S09-2班姓名白玉班級學(xué)號16畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：交通燈控制電路的設(shè)計(jì)與制作畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總評成績：系主任簽字：年 月 日交通燈控制電路的設(shè)計(jì)與制作 摘要“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”是電子技術(shù)課程的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，進(jìn)行自主選題和設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)課題為交通燈控制電路的設(shè)計(jì)與制作，通過采用數(shù)字電路對交通燈控制電路的設(shè)計(jì),提出使交通燈控制電路用數(shù)字信號自動(dòng)控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方

10、法,指揮各種車輛和行人安全通行,實(shí)現(xiàn)十字路口交通管理的自動(dòng)化。本設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分：第一部分是由定時(shí)器、時(shí)鐘脈沖驅(qū)動(dòng)和控制器組成的秒脈沖信號發(fā)生裝置；第二部分是由譯碼器、發(fā)光二極管和數(shù)碼管組成的交通信號燈以及時(shí)間顯示裝置。各部分采用分模塊設(shè)計(jì)，正文中詳細(xì)介紹了各模塊的功能和原理。為完成本次設(shè)計(jì)，參閱了大量資料，包括所用到芯片的詳細(xì)中英文資料。搜集和查閱資料時(shí)一個(gè)漫長但最重要的過程，獲取個(gè)模塊電路原理，然后經(jīng)過討論比較，結(jié)合課題要求，確定出一套最適合的方案。小組人員花費(fèi)幾天時(shí)間，通過圖書館和上網(wǎng)查閱資料，分別查閱到相應(yīng)資料。經(jīng)過商討，結(jié)合現(xiàn)有資料，制定基本框架，并基本定出電路圖。在MULTISIM

11、軟件里進(jìn)行電路仿真，來驗(yàn)證電路的正確性。在進(jìn)行電路仿真過程中碰到了很多問題，往往一開始電路仿真不出結(jié)果，這就需要找出問題所在，一般是先看電路原理圖是否正確，是否畫正確了，如果不是這塊問題的話，就需要改變元件參數(shù)試一試。在這個(gè)過程中，還會(huì)碰到元件庫里找不到自己要用的元件的情況，這個(gè)時(shí)侯可以找替代元件，通過這種方法來驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理和電路的正確性。過程中，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，將平時(shí)所學(xué)的理論知識和實(shí)際相結(jié)合，往往理論可行的東西，實(shí)際并不一定能出結(jié)果，這就需要解決問題，通過問老師或者查閱資料和分析問題來進(jìn)行解決。經(jīng)過以上各步工作，最后經(jīng)過整合得到完整系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過程中得到了各方面的支持和幫助，在此向老師

12、表示由衷的感謝。關(guān)鍵詞：交通燈；555電路； 74LS190 ; 74LS48; 觸發(fā)器 ;譯碼器目錄第一章 方案論證. 41.1脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)論證.41.2定時(shí)器電路設(shè)計(jì)論證.41.3控制電路設(shè)計(jì)論證.51.4信號燈的設(shè)計(jì)論證.51.5 時(shí)間顯示電路的設(shè)計(jì)論證.6第二章 電路設(shè)計(jì).82.1脈沖電路設(shè)計(jì).82.1.1NE555的引腳圖及功能 82.1.2秒脈沖發(fā)生器電路的元件參數(shù)計(jì)算 .92.2定時(shí)器電路設(shè)計(jì).102.2.1定時(shí)器電路所用芯片的引腳圖及功能.102.2.2定時(shí)器電路的工作原理112.3控制電路的設(shè)計(jì).122.3.1 控制器所用芯片的引腳圖及功能.122.3.2控制電路的工作原理

13、.132.4信號燈的設(shè)計(jì)162.5時(shí)間顯示電路的設(shè)計(jì).172.5.1 時(shí)間顯示電路所用芯片的引腳圖及功能172.5.2時(shí)間顯示電路的工作原理.18第三章 電路分析與調(diào)試.19總 結(jié)20致 謝21參考文獻(xiàn).22附錄A 電路原理圖.23第一章 方案論證1、根據(jù)要求與設(shè)計(jì)的目的，該交通燈信號控制器電路由四大部分構(gòu)成，由思路分析可知其總原理方框圖如下：燈顯示電路燈控電路脈沖發(fā)生器減法計(jì)數(shù)器狀態(tài)顯示電路譯碼顯示驅(qū)動(dòng)時(shí)間顯示電路圖1-1 交通燈信號控制器電路原理方框圖1.1脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)論證555定時(shí)器是一款非常實(shí)用的集成芯片，它經(jīng)常被用來定時(shí)。因?yàn)?55定時(shí)器輸出穩(wěn)定，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)。電路如圖1-2所示：圖

14、1-2 由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器1.2定時(shí)器電路設(shè)計(jì)論證所謂倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)是指進(jìn)行減計(jì)數(shù)。這里我們采用功能強(qiáng)大的74LS192芯片。它是一塊可預(yù)置數(shù)可逆計(jì)數(shù)芯片。它的時(shí)序波形圖如圖1-3所示：圖1-3 74LS192的時(shí)序波形圖LOAD為置數(shù)控制端； A、B、C、D為數(shù)據(jù)輸入口； UP為加計(jì)數(shù)脈沖輸入； DOWN為減計(jì)數(shù)脈沖輸入； QA、QB、QC 、QD為數(shù)據(jù)輸出； CO 為加計(jì)數(shù)進(jìn)位輸出（低電平有效）； BO為減計(jì)數(shù)進(jìn)位輸出（低電平有效）；題中要求倒計(jì)時(shí)25秒，可以是0-24秒倒計(jì)時(shí)也可以是1-25秒倒計(jì)時(shí)。習(xí)慣上1-25秒更符合人的特點(diǎn)。而且我們要進(jìn)行25秒、25秒、5秒的不同時(shí)刻交通

15、燈的控制，經(jīng)過多次設(shè)計(jì)和仿真發(fā)現(xiàn)采用1-25秒更為方便。1.3控制電路設(shè)計(jì)論證控制器是交通燈控制電路的核心。控制器主要是通過定時(shí)器對定時(shí)器循環(huán)的控制和對交通燈的控制。我們可以通過定時(shí)器的輸出用一些由門組成的控制器進(jìn)行控制。1.4信號燈的設(shè)計(jì)論證題中已要求采用發(fā)光二極管作信號燈，并且使用紅、綠、黃三種顏色。為了更逼真我們將在各條通道上使用兩組相同燈作為各個(gè)方向的交通信號燈，而且從各個(gè)方向看去燈的從左到右的順序?yàn)榫G、黃、紅排列。如圖1-4所示圖1-4 信號燈布局1.5 時(shí)間顯示電路的設(shè)計(jì)論證這里的譯碼是把定時(shí)器輸出的BCD碼譯成數(shù)碼管顯示的符號代碼。它不僅要能譯碼還要有一定的驅(qū)動(dòng)能力。由此我們選用

16、了驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的74LS48。其功能引腳圖如圖1-5所示：圖1-5 74LS48引腳圖74LS48功能如表1-1表1-1十進(jìn)制或功能輸入輸 出A3 A2 A1 A0a b c d e f g0123456789101112131415滅燈滅零燈測試111111111111111110100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1 0 0 0 0 11111111111111110（入）011 1 1 1 1 1 00

17、 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 10 0 0 1 1 0 10 0 1 1 0 0 10 1 0 0 0 1 11 0 0 1 0 1 10 0 0 1 1 1 10 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1數(shù)碼顯示器的選擇譯碼驅(qū)動(dòng)電路的輸出是高電平有效，所以要選用共陰數(shù)碼管。第二章 電路設(shè)計(jì)2.1脈沖電路設(shè)計(jì)2.1.1 NE555的引腳圖

18、及功能利用555定時(shí)器為主組成多諧振蕩器，輸出4Hz的矩型方波，實(shí)現(xiàn)脈沖電路功能。555定時(shí)器的原理圖如圖2-1所示，功能表如表2-1所示：圖2-1 555定時(shí)器原理圖表2-1 555定時(shí)器功能表輸入輸出閥值輸入()觸發(fā)輸入()復(fù)位()輸出()放電管T00導(dǎo)通11截止10導(dǎo)通1不變不變2.1.2秒脈沖發(fā)生器電路的元件參數(shù)計(jì)算圖中NE555外引線排列如圖2-2（a）所示，其中1腳是電路地GND；8腳是正電源端Vcc，工作電壓范圍為518V；2腳是低觸發(fā)端TR/；3腳是輸出端OUT；4腳是主復(fù)位端Rd/；5腳是控制電壓端CO；6腳是高觸發(fā)端TH；7腳放電端DIS。系統(tǒng)所需要的秒脈沖由定時(shí)器NE55

19、5所構(gòu)成的多諧振蕩器提供，多諧振蕩器如圖2-2（b）所示。圖2-2（a）圖2-2（b）根據(jù)功能表和電路圖計(jì)算如下：由公式 T=0.7(R1+2R2)C計(jì)算。根據(jù)電容的常用標(biāo)稱值，當(dāng)C=47F時(shí)R1+2R2=30.395k?？扇1=10K,R2=10K。用電腦仿真發(fā)現(xiàn)周期為0.99秒，基本符合要求。2.2定時(shí)器電路設(shè)計(jì)2.2.1定時(shí)器電路所用芯片的引腳圖及功能74LS192是上升沿觸發(fā)，引腳圖如圖2-3所示，圖2-3 74LS192引腳圖CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端；CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端；LD/為異步預(yù)置端，低電平有效；CR為異步清零端，高電平有效；CO/為進(jìn)位輸出端，當(dāng)1001后輸出低電平；

20、BO/為借位輸出端，當(dāng)0000后輸出低電平；D3D2D1D0為數(shù)據(jù)預(yù)置端；Q3Q2Q1Q0為數(shù)據(jù)輸出端。倒計(jì)時(shí)器初始狀態(tài)為，當(dāng)輸入一個(gè)脈沖，計(jì)時(shí)器就會(huì)減一。低位的狀態(tài)是0000時(shí)，再來一個(gè)脈沖，BO端就會(huì)由10，這時(shí)高位的CPD端由01。高位因得到一個(gè)上升沿，從而觸發(fā)，進(jìn)行減1運(yùn)算。低位的狀態(tài)變?yōu)?001。當(dāng)高低位的狀態(tài)都為0000時(shí)，它們的LD端就會(huì)接低電平，從而進(jìn)行異步置數(shù)。計(jì)時(shí)器狀態(tài)變?yōu)?。秒脈沖再來就會(huì)重復(fù)以上操作。功能表如表2-2所示：表2-2 74LS192功能表輸入輸出CRLD/CPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01xxxxxxx000000xxdcbadcba011xxx

21、x加計(jì)數(shù)器011xxxx減計(jì)數(shù)器2.2.2定時(shí)器電路的工作原理由于要顯示2位數(shù)，所以需要2片74LS192級聯(lián)組成。當(dāng)減到00時(shí)讓芯片置數(shù)成25，這樣第00秒將顯示25而不會(huì)顯示00。第0秒時(shí)定時(shí)器輸出將是0000和0000。我們注意到十位顯示只顯示0、1、2，也就是只使用低位的兩根線就行了，高位兩根將一直輸出00。這樣我們只要對六根輸出線進(jìn)行同時(shí)或在控制定時(shí)計(jì)數(shù)芯片置數(shù)。又與定時(shí)計(jì)數(shù)芯片跳到時(shí)就進(jìn)行了置數(shù)，所以輸出在極短的時(shí)間內(nèi)又跳到置數(shù)25。從74LS192的時(shí)序邏輯圖中可以看出，它是在計(jì)數(shù)脈沖的上升沿時(shí)進(jìn)行的相應(yīng)動(dòng)作，所以當(dāng)它置數(shù)后要等到下一秒鐘的上升沿到來時(shí)再進(jìn)行一次減計(jì)數(shù)。由于沒有找

22、到六輸入的或門，我們發(fā)現(xiàn)可以使用兩個(gè)3輸入或非門和一個(gè)與非門，即通過查閱74系列的資料后，我們找到了74LS27四個(gè)3輸入或非門和74LS00四2輸入與非門。由此我們設(shè)計(jì)電路圖如圖2-4所示：圖2-4 定時(shí)器電路圖2.3控制電路的設(shè)計(jì)2.3.1 控制器所用芯片的引腳圖及功能74LS107引腳圖如圖2-5所示，功能表如表2-3所示。圖2-5 74LS107引腳圖CLK1 、CLK2為時(shí)鐘輸入端J1、K1、J2、K2為數(shù)據(jù)輸入端Q1、Q2、/Q1、/Q2為輸出端CLR1、CLR2直接復(fù)位端（低電平有校）表2-3 74LS107功能表輸 入輸 出CLRCLKJKQQ/LXXXLHHLLQ0Q0/HH

23、LHLHLHLHHHHQ0/Q0HHXXQ0Q0/2.3.2控制電路的工作原理控制電路的特點(diǎn)：控制電路分為兩部分：譯碼電路和譯碼以后實(shí)現(xiàn)紅綠燈交替工作的電路。要想詳細(xì)了解電路的特點(diǎn)，首先應(yīng)了解交通燈的實(shí)際工作過程。當(dāng)啟動(dòng)交通燈系統(tǒng)開關(guān)后，交通燈開始工作：某方向（假設(shè)為東、西方向）紅燈亮，南、北方向綠燈亮，LED數(shù)碼管從25s開始減數(shù)記數(shù)；25s后，東、西方向的紅燈、南、北方向的黃燈有頻率地閃亮，LED數(shù)碼管從5s開始減數(shù)記數(shù)；5s后，東、西方向綠燈亮、南、北方向紅燈亮，南、北方向的黃燈滅，LED數(shù)碼管返回到25s開始減數(shù)記數(shù)；25s后，南、北方向的紅燈繼續(xù)亮，東、西方向的黃燈有頻率地閃亮，LE

24、D數(shù)碼管從5s開始減數(shù)記數(shù)；5s后，東、西方向紅燈亮、南、北方向綠燈亮，東、西方向的黃燈滅，LED數(shù)碼管返回到25s開始減數(shù)記數(shù)；依此循環(huán)往復(fù)。南北向紅燈亮，東西向黃燈亮5秒南北向紅燈亮，東西向綠燈亮25秒南北向黃燈亮，東西向紅燈亮5秒南北向綠燈亮，東西向紅燈亮25秒 圖2-6 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖控制電路基本原理：我們假定高電平表示該燈亮，低電平表示該燈滅，用L表示綠燈，Y表示黃燈，H表示紅燈，1表示1條車道，2表示另一條車道。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們畫出信號燈的時(shí)序邏輯圖如圖2-7所示：圖2-7 各車道信號燈時(shí)序邏輯圖經(jīng)過仔細(xì)觀察和研究：各燈亮滅的周期為50秒，紅燈25秒變化一次，也就是一個(gè)計(jì)數(shù)周期。電路

25、要記住循環(huán)次數(shù)而且以兩次為一個(gè)周期，這使我們想到了觸發(fā)器。當(dāng)定時(shí)計(jì)數(shù)器置數(shù)端由1到0時(shí)，定時(shí)器開始置數(shù)，同時(shí)也出現(xiàn)了一個(gè)下降沿。我們可以用這個(gè)下降沿作為觸發(fā)器的脈沖信號。觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端正好可以控制兩個(gè)紅燈的亮滅。觸發(fā)器我們選用74LS107。考慮到TTL邏輯器件的高電平驅(qū)動(dòng)能力不強(qiáng)，對紅燈我們采用如圖2-8所示電路 ：圖2-8 紅燈控制電路對于綠燈和黃燈的控制，我們從25秒中選出05秒到01秒讓黃燈亮，其余時(shí)間有綠燈亮。表2-4 定時(shí)器輸出真值表由表2-4可以看出只要QB1、QA1、QD0為0且QC0、 QB0不能全為1.。對QB1、QA1、QD0為0這一條件可以用3輸入或非門實(shí)現(xiàn)，對于Q

26、C0、 QB0不能全為1可以用一與非門實(shí)現(xiàn)。如圖2-9所示：圖2-9 5秒控制電路當(dāng)計(jì)數(shù)到5秒時(shí)，U5B將輸出5秒的低電平。這樣我們就可以通過這個(gè)電路和觸發(fā)器電路配合控制綠燈和黃燈的交替亮滅 。為了提高驅(qū)動(dòng)能力，我們盡量使控制電路低電平有效，所以再使用74LS27上一多余的或非門組成一非門電路對U5B的輸出取反來驅(qū)動(dòng)綠燈亮。為了提高黃燈的警示作用，讓其閃爍，再用74LS00上一個(gè)多余的與非門對脈沖和U7C的輸出進(jìn)行與得到5秒的閃爍低電平信號。如圖2-10所示：圖2-10 綠燈和黃燈接口電路2.4信號燈的設(shè)計(jì)每條信號上都要安排兩個(gè)燈，這兩個(gè)燈可以是并聯(lián)也可以是串聯(lián)，為了減小限流電阻上的損耗功率，

27、同時(shí)也考慮到是邏輯芯片高電平輸出有4V左右，而發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電平為1V到2V，我們采用了并聯(lián)方式。如圖2-11所示：圖2-11 信號燈模型2.5時(shí)間顯示電路的設(shè)計(jì)2.5.1 時(shí)間顯示電路所用芯片的引腳圖及功能74LS48的外引線排列如圖2-12所示，功能表如表2-5。A3A2A1A0組成8421BCA碼為輸入端，YaYg為輸出端。、為使能控制端，都是低有效。為燈測試輸入端，為滅零輸入端，為滅燈輸入/滅零輸出端。圖2-12 74LS48引腳圖表2-5 74LS48功能表十進(jìn)制或功能輸入輸 出A3 A2 A1 A0a b c d e f g0123456789101112131415滅燈滅零燈測

28、試111111111111111110100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1 0 0 0 0 11111111111111110（入）011 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 10 0 0

29、1 1 0 10 0 1 1 0 0 10 1 0 0 0 1 11 0 0 1 0 1 10 0 0 1 1 1 10 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 12.5.2時(shí)間顯示電路的工作原理時(shí)間顯示器由兩片七段顯示譯碼器74LS48和兩片半導(dǎo)體數(shù)碼管構(gòu)成。其組成如圖2-13所示，譯碼顯示電路較簡單，直接將定時(shí)器輸出的BCD碼接入74LS48的輸入端輸出端直接接對應(yīng)的數(shù)碼管引腳。因74LS48的控制端是低電平有效要將控制端全部接高電平才能正常顯示。 圖2-13 時(shí)間顯示電路圖第三章 電路分析與調(diào)試1.通過前面的設(shè)計(jì)后，我們畫出了整個(gè)

30、電路的原理圖，再在仿真軟件里進(jìn)行了仿真，仿真都達(dá)到了理想的效果。2.在做好電路板后開始通電試驗(yàn)后，開始幾秒鐘數(shù)碼管顯示一些亂符號，但過了幾秒后進(jìn)入了正常的顯示，一個(gè)周期結(jié)束后返回到置數(shù)的25秒開始倒計(jì)時(shí)。之后一直如此循環(huán)。說明電路已經(jīng)正常工作了。至于開始為什么不能正常顯示，我們分析，由于通電瞬間芯片電源后各門的信號輸入是同時(shí)給給的，輸入和輸出可能不相配，導(dǎo)致出現(xiàn)一些亂符號。隨著脈沖的推移，各門電路開始進(jìn)入正常的輸入和輸出。3.顯示正常后我們發(fā)現(xiàn)綠燈和黃燈的亮度不夠，查看分析后找到了原因，觸發(fā)器的輸出高電平不夠。我們在觸發(fā)器的輸出端分別接一個(gè)1K的上拉電阻，綠燈和黃燈發(fā)光正常了?？?結(jié)通過這次對交通信號燈控制電路的設(shè)計(jì)與制作，讓我對課程設(shè)計(jì)的基本過程的設(shè)計(jì)方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識,使我更加清楚了課本知識的重要性。在此次交通信號燈控制電路的設(shè)計(jì)過程中,更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體使用方法。在操作與仿真的時(shí)候有很多的問題，平時(shí)的學(xué)習(xí)與操作都不是很踏實(shí)。在連接進(jìn)制的進(jìn)位接法中,要求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能，那么在電路出錯(cuò)時(shí)便能準(zhǔn)確地找出錯(cuò)誤所在并及時(shí)糾正了，從而提高了自己檢驗(yàn)并糾正錯(cuò)誤的能力，為自己接下來的專業(yè)學(xué)習(xí)打好了基礎(chǔ)，在成功完成設(shè)計(jì)的同時(shí)也增強(qiáng)了