交通灯课设报告 - 图文

课 程 设 计 任 务 书

课 程 名 称 电子线路课程设计 院（系） 电子信息工程 专业 电子信息工程 班级 学号 姓名 课程设计题目 交通灯控制电路的设计 课程设计时间: 2010 年 12 月 20 日 至 2011 年 1 月 2 日 课程设计的内容及要求：

一、设计说明

设计一交通灯控制电路，其原理框图如图1所示。 振荡电路 1Hz时钟 计数器电路 译码显示 主控制电路 信号灯译码驱动器 5Hz时钟 图1 交通灯控制电路原理框图

二、技术指标

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。 2．主干道通行时，主干道绿灯亮，支干道红灯亮，时间为90秒。支干道通行时，支干道绿灯亮，主干道红灯亮，时间为60秒。

3．每次绿灯变红时，要求黄灯先闪烁5秒（频率为5Hz）。此时另一路口红灯也不变。

4．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。 三、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本，要求采用LED显示。 2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 四、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。 2．进行实验数据处理和分析。 五、推荐参考资料

1．阎石著 . 数字电子技术基础.[M]北京：高等教育出版社，2005年 2．童诗白、华成英主编者 . 模拟电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年

3．李亚伯主编. 数字电路与系统. [M]大连：大连理工大学出版社，1992年 4．韩振振，李亚伯主编. 数字系统设计方法. [M]大连：大连理工大学出版社，1992年

5．尹勇、李林凌主编. Multisim电路仿真入门与进阶. [M]北京：科学出版社，2005年

六、按照要求撰写课程设计报告

指导教师 年 月 日 负责教师 年 月 日 学生签字 年 月 日

成绩评定表

评语、建议或需要说明的问题： 指导教师签字： 日期： 成 绩

一、概述

红绿交通灯自动控制系统在城市十字（或丁字）路口有着广泛的应用。随着社会的进步，人们生活水平的提高，私家车数量会不断增加，对城市交通带来前所为有的压力。道路建设也将随之发展，错综复杂的道路将不段增多。为维持稳定的交通秩序，红绿灯自动控制系统将得到更为广泛的应用。现在实际应用的红绿灯系统中一般没有倒计时功能，使司机和行人不知道指示灯还有多久将会改变现有状态。本设计应用基本数字电路知识，采用LED灯作红、绿、黄三交通灯，用七段数码管作同步倒计时显示。实现两方向通行时间不相等的控制并配有倒计时。

二、方案分析

交通灯控制电路可以分为四部分，首先振荡电路产生1Hz的信号，传给计数器，然后译码显示，计数器电路把信号传给控制电路，最后控制电路驱动信号灯译码显示红绿灯。交通灯控制电路的原理图如图1所示。

图1 交通灯控制电路的原理图

振荡电路 1Hz时钟 计数器电路 译码显示 主控制电路 信号灯译码驱动器 5Hz时钟 三、电路设计

交通灯控制电路主要有四部分，各部分的设计理论思路如下。

1.多谐振荡器电路

如图2所示多谐振荡器由用555定时器构成，此电路利用直流稳压电源通过R1和R2向电容器C充电，使电容电压升高。

T=(R1+2xR2)ln2xC （式1） T=1s R1=28.86K R2=57.72K C=10μf 此时振荡器产生频率为1Hz的方波来提供cp

图2用555构成的多谐振荡器

2.计数器电路

计数器的工作情况为：计数器在主控制器进入状态Ⅰ时开始60s计数,60s后产生脉冲，并向主控制器发出信号，使计数器归零，主控制器进入状态Ⅱ，计数器开始5s计数；5s后又产生脉冲，并向主控制器发出信号，使计数器归零，主控制器进入状态Ⅲ，计数器开始90s计数；90s后也产生脉冲，并向主控制器发出信号，使计数器归零，主控制器进入状态Ⅳ，计数器又开始5s计数；5s后同样产生脉冲，并向主控制器发出信号，使计数器归零，主控制器回到状态Ⅰ，开始新一轮循环。计数器电路如图3所示：

此处连接数码管显示电路

此处连接控制电路

此处连接控制电路

图3 计数器电路

3.数码管显示电路

将计数器的计数输出端接到译码器的地址输入端，得到图4所示的数码管显示电路。

此处连接计数器电路

图4 数码管显示电路

译码器选用74LS48D型LED显示译码器，相应的数码管选取共阴极一位数码管 4.控制电路

74LS160D计数器是一种中规模二一五-十进制计数器，下降沿触发，R0(1),R0(2)是清零端，R9（1），R9(2)是置9端，CPA和QA可组成一个二进制计数器，CPB和QBQCQD组成五进制计数器；若把QA和CPB相连，脉冲从CPA输入，则构成8421BCD码十进制计数器。

本方案采用74LS160D 可预置BCD异步清除计数器，当Qc输出为1时，CLR输入为零使A ，B，C，D端清零，实现周期循环；当Qc输出为0时，开始实现计数；一方面通过输出接逻辑门电路实现灯的红绿变化，另一方面通过输出信号控制计数器工作，然后通过74LS48D译码器实现数码管的倒计时计数。主控制电路如图5所示

此处连接计数器显示部分

此处连接计数器显示部分

图5 控制电路

四、性能的测试

1.多谐振荡器电路测试

本部分电路采用的是555定时器构成的多谐振荡器，实验电路图如图6，示波器显示如图7。

图6 多谐振荡器实验电路图

图7 多谐振荡器产生的脉冲信号

2.计数器及显示电路测试

由于译码器显示部分要靠计数器来驱动，因此将计数器和显示部分一起 测试，测试电路如图8，示波器如图9。

图8 计数器及显示部分测试电路图

图9 计数器输出端测试波形

下面4张图是交通灯控制电路各个时间段的主干道次干道亮灯情况

图10 主干道红灯，次干道绿灯，显示时长为60秒

图11 主干道红灯，次干道黄灯，显示时长为5秒

图12 主干道绿灯，次干道红灯，显示时长为89秒

图13 主干道黄灯，次干道红灯，显示时长5秒

五、结论

此次课设基本实现了交通灯控制电路的设计，通过Multisim进行仿真，了

解交通灯控制电路的具体工作原理，达到了设计的要求。

该设计主要运用了555定时器，74LS48D译码器，74LS190D计数器等元器件实现逻辑功能。电路完全符合设计要求，且工作稳定，信号灯和倒计时器同步，适合用于交通路口信号灯控制。

六、性价比

在本次课程设计中，主要用到了计数器，译码器，数码管等元件，这些元器件价格较为便宜，成本比较低，而且有很大的使用价值，易于调试，性价比比较高，可以在实际中应用。

七、课设体会及合理化建议

为期两个星期的课程设计已经结束，在这两个星期的学习、设计过程中我感触颇深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接、仿真方法；以及如何提高电路的性能，稳定性等等。在实验过程中，我们遇到了不少的问题。比如：控制灯正常亮时，计数器不正常计数的问题。出现错误不可怕，重要的是改错的过程，最后在老师和同学的帮助下，把问题一一解决了。实验中暴露出我在理论学习中所存在的问题，有些理论知识还处于懵懂状态，不扎实，以至于实践不能和理论相结合。同时在做课设时也对电子系中常用的软件进行了进一步的了解，接触。以上的一切都会使我终生受益，将会是我以后工作的宝贵财富。 参考文献

[1] 阎石主编. 数字电子技术. [M]北京：高等教育出版社，2006年

[2] 陈振官等编著. 新颖高效声光报警器. [M]北京：国防工业出版社，2005年 [3]李亚伯主编. 数字电路与系统. [M]大连：大连理工大学出版社，1992年 [4]韩振振，李亚伯主编. 数字系统设计方法. [M]大连：大连理工大学出版社，1992年

[5]尹勇、李林凌主编. Multisim电路仿真入门与进阶. [M]北京：科学出版社，2005年

附录I 总电路图

附录II 元器件清单 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 编号 A1 A2 A3 U1 U13 U14 U15 U16 U17 U18 U3 U6 U4 U23 U19 R1 10 R2 R3 R4 C 11 Cf

名称 555定时器 计数器 计数器 译码器 七段LED数码器 非门 与门 或门 与非门 型号 555_VIRTUAL 74LS160D 74LS190D 74LS48D LED 7404N 7408N 74LS32D 7420N 28.86KΩ 数量 3 1 2 2 2 2 1 1 1 3 3 2 3 3 电阻 57.75KΩ RPACK 7 10μf 电容 10nf

附录II 元器件清单 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 编号 A1 A2 A3 U1 U13 U14 U15 U16 U17 U18 U3 U6 U4 U23 U19 R1 10 R2 R3 R4 C 11 Cf

名称 555定时器 计数器 计数器 译码器 七段LED数码器 非门 与门 或门 与非门 型号 555_VIRTUAL 74LS160D 74LS190D 74LS48D LED 7404N 7408N 74LS32D 7420N 28.86KΩ 数量 3 1 2 2 2 2 1 1 1 3 3 2 3 3 电阻 57.75KΩ RPACK 7 10μf 电容 10nf

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/af1g.html