1、 滄州師范學院數字電子技術課程設計報告書設計題目_交通燈控制邏輯電路設計_院 系_機電工程系_專 業_電氣工程及其自動化_班 級_12-1_姓 名_劉新樂_學 號_1214223125_指導老師_王炳章_2014年6月一、設計目的城市十字路口為了確保車輛順利、暢通地通過，往往都采用自動控制的交通信號燈來進行指揮。交通信號燈的出現，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力、減少交通事故有明顯效果。因此如何采用合適的方法，使交通信號燈的控制與交通疏導有機結合，最大限度緩解主干道與匝道、城市同周邊地區的交通擁擠情況，越來越成為交通運輸管理和城市規劃部門以待解決的主要問題.二、設計要求要

2、求東西方向的紅、黃、綠燈和南北方向的紅、黃、綠燈按照上面的工作時序進行工作，進行工作，黃燈亮時應為閃爍狀態；1）南北和東西車輛交替進行，各通行時間5t秒。2）每次綠燈變為紅燈時，黃燈先閃爍t秒，才可以變換運行方向。3）十字路口要有數字顯示作為時間提示，以倒計時按照時序要求進行時序顯示。4）可以手動調整和自動控制，夜間為黃燈閃耀狀態。（通行時間和黃燈閃亮時間可以在0-99秒內任意設定。）三、總體方案 依據功能要求，交通燈控制系統應主要由秒脈沖信號發生器、倒計時計數器電路和信號燈轉換器組成，原理圖如圖1-1所示。秒脈沖信號發生器使該系統中倒計時計數電路和黃燈閃爍點控制電路的標準時鐘信號源

3、。倒計時計數器輸出兩組驅動信號T5和T0，分別為黃燈閃爍和變換為紅燈的控制信號，這兩個信號經信號燈轉換器控制信號燈工作。倒計時計數電路是系統的主要部分，由它控制信號燈轉換器的工作。2.1 白天工作模式2.2 夜間模式和總設計圖南北東西各方向黃燈亮，且每秒閃動一次，其他燈不亮。因此總設計圖如下圖所示：四、單元設計4.1、秒脈沖產生電路秒脈沖產生的功能是產生標準秒脈沖信號，主要由振蕩器和分頻器組成。振蕩器是計時氣的核心，振蕩器的穩定度和頻率的進度決定了計時器的準確度，可由石英晶體振蕩電路或555定時器與RC組成的多諧振蕩器構成。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時的精度就越高，但耗電量將加大，故在設計

4、時，一定根據需要設計出最佳電路。振蕩周期與頻率的計算公式T=(R1+R2)Cln2=0.7（R1+R2）C,電源電壓為VCC=12V,其中電路圖中C1的作用是防止電磁干擾對振蕩電路的影響，課程設計中要求T=1S,選取電容C=10Nf,R1=28.86M根據振蕩周期計算，選擇R2=57.72M.用multisim進行仿真，仿真圖如下所示4.2 信號燈轉化器信號燈狀態與車道運行狀態如下：S0：東西方向車道的綠燈亮，車道通行；南北方向車道的紅燈亮，車道禁止通行；S1：東西方向車道的黃燈亮，車道緩行；南北方向車道的紅燈亮，車道禁止通行；S2：東西方向車道的紅燈亮，車道禁止通行；南北方向車道的綠燈亮，車

5、道通行；S3：東西方向車道的紅燈亮，車道禁止通行；南北方向車道的黃燈亮，車道緩行。用以下6個符號來分別代表東西（A）、南北（B）方向上的燈的狀態；GA=1：東西方向車道的綠燈亮；YA=1：東西方向車道的黃燈亮；RA=1：東西方向車道的紅燈亮；GB=1：南北方向車道的綠燈亮；YB=1：南北方向車道的黃燈亮；RB=1：南北方向車道的紅燈亮；4.3 JK觸發器設狀態編碼為S0=00，S1=01，S2=10，其輸出為Q1，Q2，則其與信號燈狀態關系如表所示。可以得到信號燈狀態的邏輯表達式：GA=Q1Q0 YA=Q1Q0 RA=Q1 GB=Q1Q0 YB=Q1Q0 RB=Q1Jk 觸發器的輸出狀態時與J

6、輸入端的狀態相同的，同時分析表3-1，觸發器的0的仙臺與觸發器的1的次態相同，觸發器1的仙臺與觸發器0的次態相反，因此可以將觸發器的0的輸出端Q、Q（現態）分別接觸發器的1的J、K輸入端（次態），4.4 倒計時計數器倒計時計數器十字路口要有數字顯示作為倒計時提示，以便人們更直觀的把握時間。具體工作方式：當某方向綠燈糧食，置顯示器為某值，然后以每秒減1，計數方式工作，直至減到數位“4”和“0”。十字路口綠、黃、紅燈變換，一次工作循環結束，而進入下一步某方向的工作循環。在倒計時過程中計數器還向信號燈轉換器提供模4的定時信號T4和模0的定時信號T0，用以控制黃燈的閃爍和黃燈向紅燈的變換。倒計時顯示采

7、用七段數碼管作為顯示，它由計數器驅動并顯示計數器的輸出值。根據要求，采用兩片74190芯片構成計數器，74190是十進制同步可逆計數器，它具有異步并行置數功能、保持功能。采用兩片74190芯片可設計成0099的百進制計數器。要實現35S的倒計時，需要兩個74190芯片連成一個從9900的計數器，其中作為個位數的74190芯片的CLK接秒脈沖發生器，再把個位數74190芯片輸出端QD用一個與門連接，再接在十位數74190芯片的CLK端。當個位數減到0時，再減1變成9,0(0000)和9（1001）之間的QA、QD同時由0變成1，把QA、QD連接在十位數74190芯片的CLK端，此時會給十位數74

8、190芯片一個脈沖數字減1，相當于借位。當個位數74190的C管腳和十位數的74190的B管腳同時置1，CTEN端接低電頻，D/U加減技術控制端接高電頻實現減技術，預置端LOAD接高頻時計數，接低電頻時預置數。因此工作開始時，LOAD為0，計數器預置數，置完數后，LOAD變成1，計數器開始倒計時，當倒計時減為00時，LOAD又變為0，計數器又與之數，如此循環下去，則連接后的電路圖如下。4.5白天夜間模式的轉換根據任務書的要求，要用一個手動開關來控制白天模式與晚上模式的改變。經過修改后的組合邏輯電路輸出與輸入的表達式可以看出，白天與夜間模式的轉換出單刀雙擲開關與與門活門控制。當開關接上邊時為白天

9、工作模式，開關接地時為夜晚工作模式。則電路連接如下圖3-5所示五、總電路圖六、調試運行-東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮-東西方向黃燈閃爍，南北方向紅燈亮-東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮-東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃爍。七、心得體會課程設計是我們專業課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業工作前一個必不少的過程”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎在這次設計過程中，體現出自己單獨設計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發現自己平時學習的不足和薄弱環節，從而加以彌補。在此感謝我們的姜榮東、辛建老師.，老師嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；老師循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次模具設計的每個實驗細節和每個數據，都離不開老師您的細心指導。而您開朗的個性和寬容的態度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設計。同時感謝對我幫助過的同學們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學的友誼。