十字路口交通灯控制电路的设计.doc

1、目 录1设计的任务与要求12. 方案论证与选择23. 单元电路的设计和元器件的选择63.1 五秒倒计时减数电路的设计63.2 二十秒倒计时减数电路的设计93.3 三十秒倒计时减数电路的设计103.4 状态译码电路的设计113.5 交通灯状态显示电路的设计133.6 交通灯定时电路的设计153.7 交通灯故障检测电路的设计213.8 状态控制器电路的设计233.9 人行道的指示灯电路的设计 243.10 紧急情况时，手动开关控制电路的设计263.11 干道通行时间调整电路的设计273.12 手动清零及数字闪烁电路的设计 283.13 主要元器件的选择304. 系统电路总图305. 经验体会306

2、. 参考文献32附录 A： 系统电路仿真图33附录 B： 元器件清单35数字电子技术课程设计1十字路口交通灯控制电路的设计1.设计任务与要求1.1 设计目的随着生活水平的提高，家庭汽车拥有量越来越多，城市交通堵塞问题越来越严重，解决城市的交通拥挤问题越来越紧迫。交通灯在这个交通环境中起着一个重要的角色，是交通管理部门管理交通的重要工具。十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全运行。智能的交通灯能有效地缓解城市的交通压力，减少交通事故；为人民节省大量出行时间，创造出更多的社会价值。 本文运用数字电路理论知识自行设计一个较为完整的小型数字系统。通过系统设计、Multisim 软件仿真、电路安排与

3、调试，在此次设计中学会初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，以及提高实际应用水平。1.2 设计内容1. 设计一个十字路口的交通灯控制电路，十字路口分为主干道、次干道，两干道交替运行，红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行。主干道放行时间为 30 秒，次干道为 20 秒。2. 每次绿灯变红灯，黄灯先亮 5 秒（另外一条道上依然是红灯） 。3. 干道上有数字显示的时间提示，方便人们把握时间，具体要求主、次道上通行时间和黄灯亮都是秒减计数。4. 黄灯亮时，红灯闪烁。6 同时设置人行横道红、绿、黄灯提示，并且绿灯闪烁。 7. 考虑到特殊车辆情况，可设置一个紧急转换开头。它可使

4、 紧急红灯闪烁，蜂鸣器提示。数字电子技术课程设计28. 可适当设置干道通行时间，两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。9. 时间显示，手动清零，以及用七段数码显示管的显示管数字闪烁。10. 设计故障检查电路。1.3 设计要求1.用 Multisim 仿真软件仿真电路，并进行调试；2.写出设计的全过程，附上有关电路图和资料，最后有心得体会。3.附带元器件及参数；2.方案论证与选择2.1 十字路口交通灯的系统设计十字路口交通灯的系统图如图 1，秒脉冲发生器产生整个定时系统的基脉冲，由减法计数器对显示时间减数达到控制每种工作状态的持续时间，当减法计数器

5、的回零脉冲使状态控制器完成状态转换，与此同时，状态译码器根据系统的下一个工作状态决定下一个减计数的初始值。减法计数器的状态有 BCD 译码器、显示管显示。在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控制电路，让红灯闪烁。数字电子技术课程设计3图 1 十字路口交通灯的系统图2.2 十字路口交通灯的状态控制器设计十字路口交通灯信号流程图见图 2,可将其分为四种状态。表示主干道绿灯亮，次干道红灯亮。 表示主干道黄灯亮，0A1A次干道红闪烁。 表示主干道红灯亮，次干道绿灯亮。 表示2A3A主干道红灯闪烁，次干道黄灯亮。状态编码及状态转换图如下：秒脉冲发生器减法计数器状态译码器置数控制状态控制器显示时间主干

6、道信号灯次干道信号灯红灯闪烁控制A1=01 A2=10 A3=11A0=00人行道信号灯数字电子技术课程设计4图 2 交通灯信号流程图主干道绿灯亮次干道红灯亮30 进制减法器减一主干道黄灯亮次干道红闪烁5 进制减法器减一主干道红灯亮次干道绿灯亮20 进制减法器减一主干道红灯闪烁次干道黄灯亮5 进制减法器减一三十秒未到五秒未到二十秒未到五秒未到数字电子技术课程设计52.3 DCD_HEX 与七段数码显示管Multisim 中，两者之间都可显示，它们各有优势，显然七段数码显示显示管可在电路中实现更多的功能，比如实现数字闪烁。具体见所以我选取了 DCD_HEX 来进行定时电路的显示，使用方法见图 3

7、，使用方法如下：数字电子技术课程设计6图 3 七段数码管显示图2.4 秒脉冲发生器通常，秒脉冲发生器选择如图 4，它们都能产生方波。其中 555 定时器很精确，但在此次方正过程中，我采用右边的脉冲发生器作为秒脉冲发生器。图 4 秒脉冲发生器3.单元电路的设计和元器件的选择3.1 五倒计时减数电路的设计由 74LS192D、DCD_HEX、74LS32D、方波发生器等数字电子技术课程设计7组成。其中 DCD_HEX 是十六进制的显示管，74LS32D 是或门，74LS192D 的功能如下所述。具体电路见图 5。减数器的实现：根据 74LS192D 的特点，脉冲从 DOWN 端接入。置入0101

8、后实现减数功能，当减到数码管显示为零，通过或门实现置数端为低电平，将 0101 置入。 数字电子技术课程设计8图 5 五秒倒计时电路图仿真图74LS192D 的引脚图见图 6，真值表见图 7。 图 6 74LS192D 的引脚图图 7 74LS192D 的真值表功能叙述：74LS192D 管脚图中，QA、QB、QC、QD 为计数输出端；DOWN 为减脉冲输入端，UP 为加脉冲输入端；CLR 为清零端，当该管脚为高电平时，输出端清零，为数字电子技术课程设计90000；A、B、C、D 用于为计数器预置初始计数值；LOAD 端为置数端，低电平有效，输出端分别为输入端 A、B、C、D 的电平。BO 用于输出一个宽度等于减计数输入的脉冲，用于级联下级减计数，CO 用于输出一个宽度等于加计数输入的脉冲，用于级联下级加计数。3.2 二十秒倒计时电路的设计由 74LS192D、DCD_HEX、方波发生器、74LS00D 组成。Multisim 仿真电路图见图 8。实现原理：由于是两位数，需要两个 DCD_HEX 来显示倒计时时间，74LS192D 也需要两个。如图所示，低位芯片借位端 BO 连接高位的减脉冲输入端 DOWN，这样可以实现借位。当高位为 0 时，低位再次借位是，在那一瞬间高位出现 9，而马上由与非门置为 2 或 3。加脉冲端 UP端接高电平，清零端 CLR 接低电平。