接口课程设计交通灯控制电路的设计.doc

1、接口技术课程设计交通灯控制电路的设计 姓名： 专业：物联网131班 学号： 指导老师： 完成日期：11月12日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、电路安排与调试，在此次设

2、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25秒，次干道为15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. 黄灯亮时闪烁。5. 时间显示，手动置5，以及用七段数码显示管的显示管数字闪烁。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

3、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。秒脉冲发生器置数控制状态控制器减法计数器状态译码器红灯闪烁控制显示时间主干道信号灯次干道信号灯图1 十字路口交通灯的系统图3.单元电

4、路的设计和元器件的选择该电路主要由四位二进制同步计数器(同步清除)、四位十进制同步可逆计数器74LS190N、3线8线译码器3线8线译码器74LS138、和四段数码显示管组成。首先介绍主要芯片的逻辑功能。74LS190D的引脚图见图6，真值表见图7。 图6 74LS190D的引脚图 图7 74LS190D的真值表功能叙述：74LS190N就是用同一个时钟信号通过一定的电路结构完成计数功能。在异步并行置数的作用下实现异步置数功能，在使能端和加减控制端的共同作用下实现加法计数、减法计数功能。计时器器仿真电路图通过对个位和十位的或门的0，输入给load,实现初始状态的置数，之后将u/d接高电平，从而

5、实现倒数计时。之后由30倒数至0时，或门得0，又实现置数功能。如此循环下去，实现计数功能。3-8译码器当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。 利用G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。图6 74LS138的引脚图图19 74LS138真值表38译码器仿真图74LS163D：该控制器利用一个74163LSD（加法器），加法器执行状态顺序：00、01、10、11，当为11时，执行清零操作。 74LS163D真值表 状态控制

6、器仿真电路图主、次干道上红、黄、绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态。真值表如下：状态控制输出主干道信号灯次干道信号灯00001100010101001010000111100010 表1 状态译码电路设计原理由真值表得逻辑表达式如下：主干道红黄绿灯： ； ； ；次干道红黄绿灯： ； ； ； 4. 系统电路总图它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该 系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。（1） 图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上

7、的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔25时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。（2） 甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔05时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。（3） 甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔15时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔0

8、5时，控制器发出状态转换信号，系统又转换到第（1）种工作状态。5经验体会通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我围绕实现设计内容，我设计了一套电路原理并仿真出来。 我做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，书本上的知识是基础，用软件仿真时，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。 仿真时，有时行，有时不行，经过分析，我发现开关靠的太近会影响电路。有时采用的指示灯太多，会产生很大的延时，这样不能克服，只好加大脉冲发生器的频率。另外是当出现紧急情况时，实现时间闪烁，紧急红灯亮，蜂鸣器响时，只能用七段译码显示管，开关用两个，在实现这个功能时，走了许多弯路。当然在交通灯指示状态时，也花费了不少精力。总之，在仿真过程中是在不断实践，不断构思，不断改进功能，最终完成仿真，这个过程感触挺深的！但对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。人生路上，挫折是一份财富，经历是一份拥有。不会没有它的价值。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，但经过自己的努力，认真分析，最后完成了仿真。最让感触最深的是：没有自己不会的，只要你愿意去学。10