交通燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 交通燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告1 交通燈2 任務(wù)和要求 紅綠燈交通信號系統(tǒng)外觀示意圖如圖1所示。倒計(jì)數(shù)計(jì)時器綠燈黃燈紅燈紅 黃 綠燈 燈 燈1在十字路口的兩個方向上各設(shè)一組紅黃綠燈，顯示順序?yàn)槠渲幸环较蚴蔷G燈、黃燈、紅燈；另一方向是紅燈、綠燈、黃燈。2設(shè)置一組數(shù)碼管，以倒計(jì)時的方式顯示允許通行或禁止通行時間，其中一個方向上綠燈亮的時間是20s，另一個方向上綠燈亮的時間是30s，黃燈亮的的時間都是5s。3選做：當(dāng)任何一個方向出現(xiàn)特殊情況，按下手動開關(guān)，其中一個方向常通行，倒計(jì)時停止。當(dāng)特殊情況結(jié)束后，按下自動控制開關(guān)，恢復(fù)正常狀態(tài)。4選做：用兩組數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)雙向倒計(jì)時顯示。三、總體方案在一個有主、支干道的

2、十字路口，主、支干道各設(shè)置一組紅、黃、綠三色的交通燈。紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行。在綠燈變?yōu)榧t燈之前，黃燈先亮5秒，以提示未通行的車輛準(zhǔn)備停車。由于主干道車輛較多，所以要求主干道處于通行狀態(tài)的時間長一些，設(shè)為30秒；而支干道通行時間為20秒。主要功能為：1.實(shí)現(xiàn)紅綠燈的交通管制功能；2.在紅綠燈交換的前5秒，由黃燈提示司機(jī)注意，準(zhǔn)備停車，且此時綠燈熄滅；3.可適應(yīng)主次干道不同的車流量的需要，擬設(shè)計(jì)主干道的車輛通行時間為30秒，支干道的車輛通行時間為20秒；4.采用倒計(jì)時的方式，提示司機(jī)剩余時間。簡單原理如下：由555時鐘信號發(fā)生電路產(chǎn)生穩(wěn)定的“秒”脈沖信號，確保整個電路裝置計(jì)時工作

3、穩(wěn)定進(jìn)行。用一片74ls161作為計(jì)數(shù)器，將其輸出端通過非門與74ls48相連后，把74ls48輸出端連到數(shù)碼管上，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時。用另外一片74ls161作為狀態(tài)控制器，控制狀態(tài)變量q2q1的變化，即實(shí)現(xiàn)變化：00-01-10-11，從而使計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)模10、模2、模5的轉(zhuǎn)化。六個燈與由狀態(tài)控制器控制的74ls74的輸出端通過門電路直接相連?？傮w方案原理圖如圖：在電路中，555時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生一個以秒為單位的cp脈沖，計(jì)數(shù)器74ls161接受cp脈沖，實(shí)現(xiàn)同步計(jì)時。通過非門連接計(jì)數(shù)器輸出端與譯碼驅(qū)動電路，在數(shù)碼管上顯示倒計(jì)時。將兩片計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出rco取反用以控制其自身循環(huán)置數(shù)，又兩片進(jìn)位輸出

4、rco與后狀態(tài)控制器74ls161的脈沖信號，由此，狀態(tài)從00變至01，歷時30s；從01至10，歷時5s；從10至11，歷時20s；再從11變至00，歷時5s，依次循環(huán)。狀態(tài)不同，計(jì)數(shù)器置數(shù)和紅綠燈如何顯示不同；計(jì)數(shù)器置數(shù)不同，則模值不同，狀態(tài)改變時間也不同。然后狀態(tài)控制電路74ls161控制計(jì)時電路74ls161的輸入端。當(dāng)狀態(tài)控制電路的輸出q1q0為00時實(shí)現(xiàn)模30的計(jì)數(shù)器，此時主干道的綠燈和支干道的紅燈亮；為01時實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)器，此時主干道的黃燈和支干道的紅燈亮；為10時實(shí)現(xiàn)模20的計(jì)數(shù)器，此時主干道的紅燈和支干道的綠燈亮；為11時實(shí)現(xiàn)模5的計(jì)數(shù)器，此時主干道的紅燈和次干道的黃燈亮；然

5、后q1、q0再回到00狀態(tài)，這樣就實(shí)現(xiàn)了交通燈的循環(huán)且實(shí)現(xiàn)了主支干道通車時間不同的功能。(1). q1q0為00時，主干道綠燈與支干道紅燈亮，即：ag、br，時間持續(xù)30s；(2).q1q0為01時，主干道黃燈與支干道紅燈亮，即：ay、br，時間持續(xù)5s；(3).q1q00為10時，主干道紅燈與支干道綠燈亮，即：ar、bg，時間持續(xù)20s；(4). q1q00為11時，主干道紅燈與支干道黃燈亮，即：ar、by，時間持續(xù)5s；四個狀態(tài)以00-01-10-11的順序循環(huán)出現(xiàn)。其工作流程圖如圖：狀態(tài)00持續(xù)30s支干道紅燈亮主干道綠燈亮狀態(tài)01持續(xù)5s支干道紅燈亮主干道黃燈亮狀態(tài)10持續(xù)20s支干道

6、綠燈亮主干道紅燈亮狀態(tài)11持續(xù)5s支干道黃燈亮主干道紅燈亮圖2 工作流程圖四、單元電路的設(shè)計(jì)： (1) 時鐘脈沖產(chǎn)生電路： 產(chǎn)生穩(wěn)定的秒脈沖（f=1hz）信號，確保整個電路裝置同步工作和實(shí)現(xiàn)定時控制。用555芯片按一定的線路接上不同的電阻和電容就可產(chǎn)生周期不同的脈沖信號，即不同的頻率的脈沖。 脈沖電路圖： 555芯片一片、4.7u和0.1u的電容、4.7k、和150k電阻(2) 計(jì)時控制電路：利用系統(tǒng)的狀態(tài)量q1、q0分別控制計(jì)數(shù)兩片74ls161的置數(shù)端d0，d1，d2，d3和d0,d1,d2，d3。當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)處在agbr時，進(jìn)制是模30，低位有效狀態(tài)為0110，0111，1000，1111

7、，高位有效狀態(tài)為1101,1110,1111，低位置為0110；高位置1101，當(dāng)系統(tǒng)處在arbg時，進(jìn)制是模20，低位有效狀態(tài)為0110，0111，1000，1111，高位有效狀態(tài)為1101,1111，低位置為0111，高位置1110；當(dāng)系統(tǒng)處在aybr或arby時，進(jìn)制是模5，低位有效狀態(tài)為1011，1100，1101,1110,1111，高位沒有有效狀態(tài)，低位置為1011，高位置1111:；由此有：狀態(tài)控制器輸出計(jì)時電路置數(shù)低位高位q1q0d3d2d1d0d3d2d1q00001101101011011111110011011101110111111所以有： d3=q0 d2=/q2 d

8、1=1 d0=q0 d3=1 d2=1 d1= q0 + q1 q0=q0 + /q1注：符號“/”代表邏輯非按照上述函數(shù)表達(dá)式將代表狀態(tài)的信號分別連接至計(jì)數(shù)器低位置數(shù)端d3、d2、d1、d0和高位置數(shù)端d3,d2,d1,d0上，通過狀態(tài)變量控制置數(shù)。并將l兩計(jì)數(shù)器高位進(jìn)位rco通過非門連至其同步置數(shù)端load上，即：當(dāng)此次計(jì)數(shù)至1111時，再接受一個脈沖信號，rco由0變?yōu)?，同時，load由1變?yōu)?，在脈沖到來時開始下一次置數(shù)。再將低位片的cp和高位片的load上。使用主要器件：74ls161、74ls04。(3) 主控電路將控制狀態(tài)的74ls161的所有置數(shù)端接地，即置零，把高位和低位計(jì)

9、數(shù)器的高位進(jìn)位通過與門后作為狀態(tài)控制器的脈沖信號，當(dāng)每次計(jì)數(shù)器計(jì)到1111后，計(jì)數(shù)器的rco將由0變?yōu)?，產(chǎn)生一個上升沿。由于要通過此片74ls161實(shí)現(xiàn)狀態(tài)變化：00-01-10-11，因此再將其輸出q1與q0通過與非門連至本芯片同步置數(shù)端load上。再用門電路，依據(jù)d3、d2、d1、d0的函數(shù)表達(dá)式，把狀態(tài)控制器的輸出q1、q0與計(jì)數(shù)器的置數(shù)端相連接，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)控制器與計(jì)數(shù)器相互控制。如圖：(4).交通信號顯示電路 紅綠燈顯示所代表的狀態(tài)，同樣與狀態(tài)控制電路的狀態(tài)一一對應(yīng)，即主控電路的輸出q1和q0決定了主干道和支干道的紅綠燈的亮滅情況。如燈亮用“1”表示，燈滅用“0”表示，則有表：狀態(tài)控制

10、器輸出主干道信號燈支干道信號燈q1q0arayagbrbybg00001100010101001010000111100010(5).倒計(jì)時當(dāng)每一狀態(tài)發(fā)生變化時，置入的數(shù)據(jù)將同時改變，通過非門連接，將計(jì)數(shù)器輸出信號加至七段數(shù)碼管譯碼驅(qū)動器74ls48上，然后把74ls48的輸出接到數(shù)碼管上，在數(shù)碼管上顯示倒計(jì)的秒數(shù)，具體顯示如表2：表2q1q0主干道支干道00綠燈 29-0紅燈（30秒）01黃燈 4-0紅燈（5秒）10紅燈19-0綠燈（20秒）11紅燈 4-0黃燈（5秒）使用主要器件：74ls48、74ls04、數(shù)碼管、限流保護(hù)電阻。五總體電路圖 六、波形圖6 電路組裝、調(diào)試過程中發(fā)生的問題及解決的方法。 在實(shí)驗(yàn)中，器件的連接很容易出錯，不是面包板的接觸不良，就是導(dǎo)線較短，這些問題又不好檢查，只能用萬用表細(xì)心的檢測，也存在芯片壞掉的問題，經(jīng)常和別人換一下就好了，再有就是芯片的使能端應(yīng)注意，不能懸空。最后在按照原理圖檢查就好了。7 分析和總結(jié) 兩周的實(shí)習(xí)就是將從課本上的知識應(yīng)用于實(shí)際中，數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)就是很好的實(shí)踐。在交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，充分的體現(xiàn)了動手能力和對課本知識的掌