簡易交通燈控制電路

12/16鄭州輕工業(yè)學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計題目:簡易交通燈控制電路姓名:XXX專業(yè)班級：電氣卓越11-0１學(xué)號:541101０2XＸＸX院（系):電氣信息工程學(xué)院指導(dǎo)教師:曹衛(wèi)鋒完成時間:2０１3年6月28日鄭州輕工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書題目簡易交通燈控制電路專業(yè)電氣卓越１1—1學(xué)號XXＸＸXXXＸX姓名XXＸ主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容１．閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)。２.學(xué)習(xí)電子制圖軟件的使用。3.學(xué)會整理和總結(jié)設(shè)計文檔報告.4．學(xué)習(xí)如何查找器件手冊及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求要求控制一個十字路口的交通燈。設(shè)定南北，東西向交通燈顯示時間一樣.設(shè)定紅燈綠燈均顯示30秒,紅燈綠燈切換時黃燈顯示2秒。要求紅黃綠燈用發(fā)光二極管表示,并且顯示出時間.主要參考資料１．何小艇,電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學(xué)出版社,2001年6月2．姚福安,電子電路設(shè)計與實踐,山東科學(xué)技術(shù)出版社，2０01年1０月3．王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐,東南大學(xué)出版社，1999年10月4．李銀華,電子線路設(shè)計指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，２0０５年６月５?？等A光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003完成期限：2０1３年６月28日指導(dǎo)教師簽章：專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章：2013年６月２2日?簡易交通燈控制電路摘要本設(shè)計是脈沖數(shù)字電路的簡單應(yīng)用,設(shè)計了交通信號燈紅燈和綠燈３0秒和黃燈2分鐘倒計時持續(xù)發(fā)光。此計時器功能智能,可以自行控制發(fā)不同的燈光，同時應(yīng)用了七段數(shù)碼管來顯示時間。此交通燈可以在實現(xiàn)紅燈亮30秒然后紅、黃燈亮2秒,然后在是綠燈亮３０秒,之后是綠燈和黃燈亮２秒，接下來就是循環(huán)上述發(fā)光。這在當(dāng)今社會交通中具有廣泛的應(yīng)用價值,有效的減少交通擁堵和交通事故。本電路主要有四個模塊構(gòu)成:秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路和發(fā)光電路。整個電路是有秒脈沖提供脈沖,有計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)功能向譯碼顯示電路顯示倒計時,而且也控制三種燈泡的發(fā)光。

?關(guān)鍵詞:計數(shù)器譯碼顯示電路發(fā)光電路秒脈沖目錄TＯC\o＂1—2”\h\u1總體設(shè)計思路、基本原理和框圖 ＰAGＥRＥF_Toc151３11。１設(shè)計思路 PAGEＲＥF_Ｔｏc2９7711。2基本原理和框圖 PAGEREF_Tｏc1977412

單元電路設(shè)計?PAGEREF_Ｔｏc55193２。1秒脈沖電路設(shè)計 PAGERＥF_Tｏｃ1761932。2倒計時電路數(shù)字顯示設(shè)計?PAGERＥＦ＿Toｃ2030532.3交通燈顯示控制電路設(shè)計 PAＧEＲＥF_Toc5１６05３元器件功能及其介紹 ６２７3。１74LＳ192功能介紹 ＰＡGＥREF_Ｔoc３7３173。２74LＳ00功能介紹 PAＧEＲEF_Toc１２4118３.3ＣD45１1功能介紹?PAGEＲEＦ＿Tｏｃ3２3694安裝調(diào)試 PＡGＥREＦ_Toc3165９11總結(jié)?ＰＡGEREF_Ｔoｃ2329812參考文獻(xiàn)?PAGEREＦ＿Ｔoc２12２11３附錄Ⅰ簡易路燈控制電路 PAGＥRＥF_Toc１417214附錄Ⅱ元器件清單?ＰAGＥＲEＦ_Ｔoc2８51015１總體設(shè)計思路、基本原理和框圖１．1設(shè)計思路交通信號燈的主要功能是：當(dāng)正常工作的時候，先是紅燈持續(xù)亮30秒,并有數(shù)碼管倒計時。當(dāng)30秒結(jié)束的時候紅燈亮變成紅燈的黃燈都亮,并且倒計時變成2秒。隨后有綠燈亮,紅燈和黃燈熄滅，時間也是３0秒倒計時。然后就是，綠燈和黃燈亮2秒，變成紅燈亮3０秒倒計時。不斷的循環(huán)的進(jìn)行下去。秒脈沖的產(chǎn)生：有555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電源接通瞬間，電路有一個穩(wěn)定的過程，即電源通過電阻R向電容C充電,當(dāng)ｖC上升到2/3VCC時,觸發(fā)器復(fù)位，Vo為低電平，放電BJTT導(dǎo)通，電容Ｃ放電,電路進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)RC的乘機(jī)可以得到穩(wěn)定的周期,tw=RCln3.計數(shù)電路：計數(shù)電路是有兩個７4LS192計數(shù)芯片實現(xiàn)的,７4LS１9２是同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能,利用74LS19２進(jìn)行3０秒和2秒的倒計時功能的實現(xiàn).數(shù)碼管顯示電路：主要是有數(shù)碼管和兩個CD4511BCＤ轉(zhuǎn)碼芯片實現(xiàn)顯示數(shù)字的。CD４5１1是一個驅(qū)動共陰極數(shù)碼管顯示器的BCD—七段譯碼器。特點是：具有ＢCD轉(zhuǎn)換,消隱和鎖存控制，七段譯碼及驅(qū)動功能的ＣMＯS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動LED顯示器.發(fā)光電路:發(fā)光電路是有六個三種顏色的二極管組成的，其是受門電路和一個計數(shù)器74LS192共同控制的，發(fā)出四種不同狀態(tài)的燈光組合.1。２基本原理和框圖在一個主支干道的十字路口，東西和南北方向各設(shè)置一個紅,黃,綠三種顏色的交通燈.紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行。由于主干道車輛較多,支干道車輛較少，所以要求主干道處于通行狀態(tài)的時間要長一些,為30秒；等待時間為2秒。要實現(xiàn)上述交通信號燈的自動控制,則要求控制電路由時鐘信號發(fā)生器、計數(shù)器、主控制器、信號燈譯碼驅(qū)動電路和數(shù)字顯示譯碼驅(qū)動電路等幾部分組成，整機(jī)電路的原理框圖如圖所示。四個路口設(shè)有紅、黃、綠三色燈和兩位842１BＣD碼的計數(shù)、譯碼顯示器,原理圖如圖1－1所示。顯示器顯示器譯碼器計數(shù)器時鐘信號發(fā)生器信號燈信號燈譯碼驅(qū)動電路信號燈主控電路圖1-1交通信號燈控制原理十字路口車輛運行情況只有4種可能：1）設(shè)開始時主干道通行,支干道不通行，這種情況下主綠燈和支紅燈亮,持續(xù)時間為30ｓ.2)30s后，主干道停車，支干道仍不通行，這種情況下主黃燈和支紅燈亮,持續(xù)時間為2s。３)２s后，主干道不通行,支干道通行,這種情況下主紅燈和支綠燈亮，持續(xù)時間為30s.4）30s后,主干道仍不通行，支干道停車，這種情況下主紅燈和支黃燈亮,持續(xù)時間為2s.2s后又回到第一種情況，如此循環(huán)反復(fù)。因此,要求主控制電路也有４種狀態(tài)，設(shè)這4種狀態(tài)依次為：S0、S1、S2、S3。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖1-2所示.SS0S1S2S330s后2s后30s后2s后圖1-2狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖２

單元電路設(shè)計2。1秒脈沖電路設(shè)計?由集成邏輯門與RC組成的時鐘源振蕩器或由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標(biāo)準(zhǔn)信號源,其單脈沖電路如圖2-1所示。圖2—１５55組成的單脈沖電路參數(shù)計算:?1.脈沖產(chǎn)生電路：?ａ。用555組成的脈沖產(chǎn)生電路:

R1=15＊103Ω

R2＝6８＊１03Ω

C=１０μF

則５５5所產(chǎn)生的脈沖的為：f＝1。4３/[（R1＋2＊R2）＊103＊1０＊１0６=0。947Hz，而設(shè)計要求為1Ｈｚ，因此其誤差為5。3%，在精度要求不是很高的時候可以使用．2。2倒計時電路數(shù)字顯示設(shè)計十字路口車輛運行情況只有4種可能,實現(xiàn)這4個狀態(tài)的電路，可用兩個觸發(fā)器構(gòu)成,也可用一個二-十進(jìn)制計數(shù)器或二進(jìn)制計數(shù)器構(gòu)成.這里采用二-十進(jìn)制計數(shù)器7４LＳ19２實現(xiàn)。有下圖2－2我們可以看到,兩個數(shù)碼管是有兩個７4ＬS192共同控制的,然后有CＤ4511實現(xiàn)對數(shù)碼管的顯示編碼。剛開始的時候是對數(shù)碼管的高電位一個初始值,對低電位為０.當(dāng)高電位初始值減數(shù)到０且開始借位時，對低電位一個初始值,此時高電位初始值為0。74ＬＳ19２是同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能,利用７4LS1９２進(jìn)行30秒和2秒的倒計時功能的實現(xiàn)。數(shù)碼管顯示電路：主要是有數(shù)碼管和兩個CD4511BCＤ轉(zhuǎn)碼芯片實現(xiàn)顯示數(shù)字的圖２—2計數(shù)器數(shù)碼顯示電路首先給74LS192輸入端設(shè)定一個初始值,這里我在十位上設(shè)置的是3，在各位上設(shè)置的是2.但是前提是十位上的３減數(shù)完了需要借位的時候各位上才會自位為2，否則為０。有減位計數(shù)器在減數(shù)的過程中通過譯碼器將７4LＳ192輸出的數(shù)據(jù)通過BCD碼轉(zhuǎn)換來控制數(shù)碼管的顯示數(shù)字.數(shù)碼管分為共陽極結(jié)構(gòu)和共陰極結(jié)構(gòu).若顯示器共陽極連接，則對應(yīng)陽極接高電平的字段發(fā)光；而顯示器共陰極連接,則接低電平的字段發(fā)光。此次設(shè)計采用的是共陰極連接如圖2－3所示。圖2-3共陰極數(shù)碼管共陰極則是把所有LED的陰極連接到共同接點K，而每個ＬEＤ的陽極分別為ａ、ｂ、c、d、e、f、g及DP（小數(shù)點）。2。3交通燈顯示控制電路設(shè)計計數(shù)器的作用有二：一是根據(jù)主干道和支干道車輛運行時間以及黃燈切換時間的要求，進(jìn)行30s、2s二種方式的計數(shù)；二是向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，主控制器根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。如下圖2-4所示。圖2-４控制計數(shù)器門電路通過十位上的74LS19２計數(shù)器的借位信號脈沖對另外的一個計數(shù)器進(jìn)行輸入脈沖,來控制各位和十位上的74LS1９２計數(shù)器的置位和減計數(shù).然后有計數(shù)的信號通過和十位上的借位信號進(jìn)行門電路的控制來控制交通燈的變化。?圖２—５計數(shù)器控制交通燈如上圖2－5所示,右邊的二極管和下邊的二極管書相反的,當(dāng)右邊的紅燈亮的時候下面的綠燈亮;當(dāng)右邊的紅燈和黃燈亮的時候,下面的綠燈和黃燈亮；當(dāng)右邊的綠燈亮的時候，下邊的紅燈亮；當(dāng)右邊綠燈和黃燈亮的時候，下邊的紅燈和黃燈亮。于此同時,燈的不同亮法是有如圖所示的74LS192和減數(shù)計數(shù)的兩個74LS１92共同通過74ＬＳ00來控制的.３元器件功能及其介紹3．174LS１92功能介紹7４LＳ1９2是同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能,其引腳排列及邏輯符號如下圖3—1所示。圖３-1７４LＳ1９2的引腳排列及邏輯符號（a)引腳排列

(ｂ)邏輯符號其功能表３－1如下.表3－１74LS192的功能表

輸入

輸出MＲP３P２P1Ｐ0Q3Q２Q1Q0

1

×

×

×××××00００

0

0

×

×ｄcbadcbａ

0

1

1××××

加計數(shù)

0

1

1

××××

減計數(shù)表3-1中：PL為置數(shù)端,ＣＰU為加計數(shù)端,ＣPD為減計數(shù)端,TCU為非同步進(jìn)位輸出端，TCD為非同步借位輸出端，P0、P１、P2、P3為計數(shù)器輸入端，MR為清除端，Q0、Ｑ1、Ｑ2、Q３為數(shù)據(jù)輸出端。3．274ＬS00功能介紹74ＬS00功能：7腳接地，14腳接5V電源，3、6、8、11為輸出端，其余腳為輸入端.四個2輸入與非門74ｌs00是常用的２輸入四與非門集成電路，他的作用很簡單顧名思義就是實現(xiàn)一個與非門。Vcｃ4B４Ａ4Y３B３A3Ｙ分別是14１31211１０９８(Y＝AB),2輸入四正與非門74LS00。１２3４5６７分別是1Ａ1Ｂ１Y２A２B2YGＮD。7４ＬＳ００真值表如下表3-２。表3－２74LS00真值表Inpｕｔs輸入輸出ABYＬLＨLHHHLHHＨＬ７４LＳ0０的結(jié)構(gòu)是2輸入有四個與非門和電源、接地端組成的,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖3-２所示.圖３－274LS０0引腳圖3.3CD４5１1功能介紹圖3-3引腳圖其功能介紹如下:?BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0時，不管其它輸入端狀態(tài)如何,七段數(shù)碼管均處于熄滅(消隱）狀態(tài),不顯示數(shù)字.LT:3腳是測試輸入端,當(dāng)BI＝1,LT=0時,譯碼輸出全為１,不管輸入ＤCBA狀態(tài)如何,七段均發(fā)亮,顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。LＥ:鎖定控制端，當(dāng)LE=0時,允許譯碼輸出。LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài),譯碼器輸出被保持在ＬＥ=0時的數(shù)值。A1、Ａ２、Ａ3、A4、為8421ＢCD碼輸入端。a、ｂ、c、d、e、f、g:為譯碼輸出端,輸出為高電平１有效。?ＣＤ4５1１具有鎖存、譯碼、消隱功能,通常以反相器作輸出級,通常用以驅(qū)動LED.其引腳圖如3-3所示。?各引腳的名稱：其中7、1、2、６分別表示Ａ、B、C、Ｄ;５、4、３分別表示LE、BI、LT；13、１2、11、10、9、15、１4分別表示

a、b、c、d、ｅ、f、g。左邊的引腳表示輸入，右邊表示輸出,還有兩個引腳8、16分別表示的是ＶDD、VSS。CD４511的工作真值表如表3—3。表3-3ＣＤ4511的真值表輸

入輸

出LＥBＩLIDCBAａbｃｄefｇ顯示ＸＸ0XXXＸ11１111１8X０1XXXＸ0０00０0０消隱011000０1１１11100０1１０0０1０１1０0001011０010１１01101201１0０１111１1001301101０００110０１1401１01０1101101１５０１１01100011111601１0１1111100０07０１11000111１111801１10０11110011９０11１01０00０0000消隱０11101100０0000消隱01１１1００00０0000消隱011１1０10０00000消隱0111110０000000消隱01１１1110000００消隱1１１XＸXX鎖

存鎖存４安裝調(diào)試在電路板上按整機(jī)框圖把主控制器、計數(shù)器、信號燈譯碼器、數(shù)子顯示譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器焊接好然后按以下步驟進(jìn)行調(diào)試。１．秒脈沖信號發(fā)生器的調(diào)試，按照數(shù)字電子鐘的方法逐級調(diào)試振蕩電路和分頻電路,使輸出設(shè)計符合設(shè)計要求。２。將秒脈沖信號送入主控制器的CP端,觀察主控制器的狀態(tài)是否是按１1、1０、０1、00、１1…的規(guī)律變化。3．將秒脈沖信號送入計數(shù)器的CP端，接入主控制器的狀態(tài)信號X0、X1，并把主控制器的狀態(tài)信號送入主控制器的CP端,觀察計說器是否按３０秒、２秒、3０秒、2秒、３0秒…循環(huán)計數(shù).4．把主控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號X１、Ｘ0接至信號燈的譯碼電路，觀察6個發(fā)光二極管是否按設(shè)計要求發(fā)光.５。整機(jī)聯(lián)調(diào)，使交通信號燈控制電路正常工作.總結(jié)通過此次交通控制信號燈的分析和設(shè)計，我深深感到學(xué)好數(shù)字邏輯電路的重要性。這一次設(shè)計對我來說，感觸最