数电课程设计交通灯

具体内容如下：

交通灯控制电路设计实物图_交通灯控制电路设计程序交通灯控制电路设计实物图_交通灯控制电路设计程序


交通灯控制电路设计实物图_交通灯控制电路设计程序


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一 设计题目

题目:交通灯控制电路的设计

二 设计目的

训练学生综合地运用所学的 《数字逻辑》的基本知识，使用电脑EWB仿真技术，完整地设计一定功能的电子电路，以及仿真和调试等的综合能力。本次电脑仿真所用的软件版本为EWB Version 5.0c

三 设计内容

现有一个十字路口，为了其通行的顺利，我们针对这设计了一个交通灯系统。

四 设计要求

1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向车道和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为45秒。时间可设置修改。

2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；

3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。

4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）。

五 总体功能框图

图5 总体功能框图

交通灯控制系统的原理框图如图5所示。它主要由倒计时计数电路、信号灯转换器和秒脉冲信号发生器组成。秒脉冲信号发生器是该系统中倒计时计数电路和黄灯闪烁控制电路的标准时钟信号源，倒计时计数器输出两组驱动信号T5和T0，经信号灯转换器控制信号灯工作，倒计时计数电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。

六 单元电路图

6．1信号灯转换器

选用JK触发器，设状态编码为：S0=00 S1=01 S2=11 S3=10，其输出为Q1 Q0，则其状态表为：

表6-1 状态编码与信号灯关系表

现态 次态 输出

Q1n Q0n Q1n+1 Q0n+1 Ga Ya Ra Gb Yb Rb

0 0 0 1 1 0 0 0 0 1

0 1 1 1 0 1 0 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1 1 0 0

1 0 0 0 0 0 1 0 1 0

图6.1 信号灯转换器

6．2倒计时计数器

十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1，计数方式工作，直至减到数为“5”和“0”，十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。在倒计时过程中计数器还向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0。

作G=0时的卡诺图：

BC 00 01 11 10

X 1 1 1

1 1 0 0

A 0

1（1） 倒计时显示采用七段数码管作为显示，由计数器驱动并显示计数器输出值。

（2） 计数器选用集成电路74190进行设计。74190是十进制同步可逆计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功能。

表6-2 74190的状态表

CTEN D/U CLK LOAD A B C D QA QB QC QD

0 X X 0 X X X X A

B C

D0 1 POS 1 X X X X Count Down

0 0 POS 1 X X X X Count Up

1 X X X X X X X Qa0 Qb0 Qc0 Qd0

现选用两个74190芯片级联成一个从可任意设定时间00~99倒计至00的计数器，其中作为个位数的74190芯片的CLK接秒脉冲发生器（频率为1），再把个位数74190芯片输出端的QA、QD用一个与门连起来，再接在十位数74190芯片的CLK端。当个位数减到0时，再减1就会变成9， 0（0000）和9（1001）之间的QA、QD同时由0变为1，把QA、QD与起来接在十位数的CLK端，此时会给十位数74190芯片一个脉冲数字减1，相当于借位。具体连接方法如图一：

图6.2 译码器

信号LD由两个芯片的8个输出端用或门连起来，决定倒计时是置数，还是计数。工作开始时，LD为0，计数器预置数，置完数后，LD变为1，计数器开始倒计时。当倒计时减到数00时，LD又变为0，计数器又预置数，之后又倒计时，如此循环下去。

图6.3 通行时间控制开关

（3） 预置数（即车的通行时间）功能：如图6.3所示，8个开关分别接十位数74190芯片的D、C、B、A端和个位数74190芯片的D、C、B、A端。预置数的范围为6～98。如把通行时间设为45秒，就像图2的接法，A接0，B接1，C接0，D接0，E接0，F接1，G接0，H接1。（接电源相当于接1，悬空相当于接0）

图6.4 倒计时计数器

（4） 向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0：T0表示倒计时减到数“00”（也即绿灯的预置时间，因为到00时，计数器重新置数），T0=1，此时T0给译码器一个脉冲，使信号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。接法为：把两个74190计数器的8个输出端用一个集成的八输入一输出或门连起来。

T5表示倒计时减到数“05”时。T5=1，此时T5给译码器一个脉冲，使信号灯发生转换，绿灯的变为黄灯，红灯的不变。接法为：当减到数为“05”（0000 0101）时，把十位计数器的输出端QA、QB、QC、QD连同个位计数器的输出端QB、QD用一个或非门连起来，再把这个或非门与个位计数器的输出端QA、QC用一个与非门连接起来。具体连接方法如图6.4所示。

要求黄灯每秒闪一次，用一个频率为1的脉冲一端与控制黄灯的输出信号的JK触发器连接起来，另一端再接到黄灯。

七 总电路图

图7 交通灯总电路图

八 调试(实现的结果)

1. 根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有4个时间显示器，12个交通灯。但由于4个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制，所以我在设计图电路的过程中，为了简化电路使画图看起来更加清晰，就只接了1个时间显示器。

2. 点击启动按钮,便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为45秒，打开开关后，东西方向绿灯亮，“东来西往”的行人车辆都可自由通行；南北方向车道的红灯亮，南来北往的车辆禁止通行。时间显示器从预置的45秒，以每秒减1，减到数5时，东西方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，其余灯都不变。减到数1时，1秒后显示器又转换成预置的45秒，东西方向车道的黄灯转换为红灯；南北方向车道的红灯转换为绿灯。如此循环下去。

3. 修改通车时间为其它的值再进行仿真（时间范围为6~98秒），效果和上面不多，东西方向车道的绿灯亮，时间倒计数5，车灯进行一次转换，到0秒时又进行转换，而且时间重置为预置的数值，如此循环。

九 心得体会

开始拿到题目的时候,不知道怎么去做,因为自己对这门课的一般设计都不是很会.对很多的芯片的功能都不是很清楚.还有ewb仿真软件,以前才来没有接触过,只是现在需要的时候才开始用它,它的功能,按键都不清楚.

通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力.现在设计已经做好了,自己感觉还是比较好的,虽然花了很多的时间,但学到了很多东西.做课程设计的时候,自己把整个书本都看了几遍,增强了自己对知识的理解,很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了.在课程设计的过程中,我想了很多种方案,对同一个问题(像计数器的接法)都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较,还是采取了上面的方法进行连接.从开始做课程设计那天起,脑中天天都想着同样的问题,怎么去接线,怎么去把电路弄得更加简单,怎么别人更容易看懂.但似乎时间过得真的很快,我用了好几天才把它完全弄完,完成后,心里有一种说不出的高兴.

这次课程设计之后,使我明白了,做任何事情都要认真仔细,不然的话,你会花更多的时间才会做好.课程设计有利于提高我们的动手能力,能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去.同时也丰富了我们的业余生活,提高我们对知识的理解能力.

参考文献

〔1〕 胡道元.计算机局域网.：清华大学出版社，2002年

〔2〕 江国强.现代数字逻辑电路习题指导.：电子工业出版社,2002年

〔3〕 李宜达.数字逻辑电路设计与实现.：科学出版社,2004年

〔4〕

蒋立平. 数字逻辑电路与系统设计. ：电子工

希望对你能有所帮助。

简易交通灯控制电路设计

1．

任务与要求

设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路，具体要求如下：

1）用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向，也有红、绿、黄三个灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外。

2）由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道绿灯时间较长。当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯，两者交替重复。主干道每次放行50s，支干道每次放行30s。

在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，需要亮5s的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。

3）能实现正常的、即时显示功能，用实验箱上的4个七段数码管作为到计时显示器，分别显示东西、南北方向的红灯、绿灯、黄灯时间。

4）能实现特殊状态的功能显示，设s为特殊状态的传感器信号，当s=1时，进入特殊状态。当s=0时，退出特殊状态。按s后，能实现特殊状态功能：

（1）

显示器闪烁；

（2）

计数器停止计数并保持在原来的数据；

（3）

东西、南北路口均显示红灯状态；

（4）

特殊状态结束后，能继续对时间进行计数。

5）能实现总清零功能

按下r后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。

2．根据设计任务与要求，画出设计总电路图，写出设计报告

简易交通灯控制电路设计

主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态主要取决于状态的输出状态。它们之间的关系见真值表，对于信号灯的状态，1表示灯亮，0表示灯灭。

表8-1信号灯状态真值表

状态输出主干道信号灯支干道信号灯

Q2Q1RYGryg

00001100

01010100

10100001

11100010

选择发光二极管模拟交通灯，由于门电路带灌电流的能力强，要求门电路输出低电平时，点亮相应的发光二极管。

根据设计任务的要求，当黄灯亮时，红灯按1HZ的频率闪烁。从信号灯信号状态真值表中可以看出，黄灯亮时，Q1必为高电平；而红灯亮信号无关。可利用Q1信号去控制一个三态门电路74LS245（或模拟开关），当Q1为高水平时（Q1非为低电平，控制三态门的EN非），将秒脉冲信号引到驱动红灯的与非门的输入端，使红灯在黄灯亮期间闪烁；反之将其隔离，红灯信号不受黄灯信号的影响。

求51单片机控制的交通灯电路图

一、设计任务与要求

1．设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒；

2．要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；

3．黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次 。

二、实验预习要求

1．复习数字系统设计基础。

2．复习多路数据选择器、二进制同步计数器的工作原理。

3．根据交通灯控制系统框图，画出完整的电路图。

三、设计原理与参考电路

1．分析系统的逻辑功能，画出其框图

交通灯控制系统的原理框图如图12、1所示。它主要由、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，是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。图中：

TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。

TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。

ST：表示定时器到了规定的时间后，由发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。

图12、1 交通灯控制系统的原理框图 2．画出交通灯的ASM（Algorithmic State Machine，算法状态机）

（1）图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL时，发出状态信号ST，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TY时，发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。

（3）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，发出状态转换信号ST，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TY时，发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。

交通灯以上4种工作状态的转换是由器进行控制的。设的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则的工作状态及功能如表12、1所示，应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：

表12、1 工作状态及功能

控制状态 信号灯状态 车道运行状态

S0（00） 甲绿，乙红 甲车道通行，乙车道禁止通行

S1（01） 甲黄，乙红 甲车道缓行，乙车道禁止通行

S3（11） 甲红，乙绿 甲车道禁止通行，甲车道通行

S2（10） 甲红，乙黄 甲车道禁止通行，甲车道缓行

AG=1：甲车道绿灯亮；

BG=1：乙车道绿灯亮；

AY=1：甲车道黄灯亮；

BY=1：乙车道黄灯亮；

AR=1：甲车道红灯亮；

BY=1：乙车道红灯亮；

由此得到交通灯的ASM图，如 图12、2所示。设的初始状态为S0（用状态框表示S0），当S0的持续时间小于25秒时，TL=0（用判断框表示TL），保持S0不变。只有当S0的持续时间等于25秒时，TL=1，发出状态转换信号ST（用条件输出框表示ST），并转换到下一个工作状态。依此类推可以弄懂ASM图所表达的含义。

3．单元电路的设计

（1）定时器

定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。

计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。74LS163是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。74LS163的外引线排列图和时序波形图如图12、3所示，其功能表如表12、2所示。图中， 是低电平有效的同步清零输入端， 是低电平有效才同步并行置数控制端，CTp、CTT是计 图12、2 交通灯的ASM图数控制端，CO是进位输出端，D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q 3是数据输出端。由两片74LS163级联组成的定时器电路如图12、4所示。电路的工作原理请自行分析。

（a）

图12、3 74LS163的外引线排列图和时序波形图

（2）

是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出的状态转换表，如表12、3所示。选用两个D触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生 4种状态，状态转换的条件为TL和TY，当处于Q1n+1Q0n+1＝ 00状态时，如果TL＝ 0，则保持在00状态；如果，则转换到Q1n+1Q0n+1＝ 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项"X"表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。

图12、4 定时器电路图

表12、2 74LS163功能表

|表12、3 状态转换表

根据表12、3、可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：将Q1n+1、Q0n+1和 ST为1的项所对应的输人或状态转换条件变量相与，其中"1"用原变量表示，"0"用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：

根据以上方程，选用数据选择器 74LS153来实现每个D触发器的输入函数，将触发器的现态值（ ）加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号．即可实现的功能。的逻辑图如图12、5所示。图中R、C构成上电复位电路 。

图 12、5逻辑图

（3）译码器

译码器的主要任务是将的输出 Q1、 Q0的4种工作状态，翻译成甲、乙车道上6个信号灯的工作状态。的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如表 12、4所示。实现上述关系的译码电路请读者自行设计。

四、实验仪器设备

1． 数字电路实验箱

2． 集成电路74LS74 1片，74LS10 1片，74LS00 2片，74LS153 2片，74LS163 2片，NE555 1片

3． 电阻 51KΩ 1只，200Ω 6只

4． 电容 10Uf 1只

5． 其它 发光二极管 6只

五、实验内容及方法

表12、4状态编码与信号灯关系表

状态 AG AY AR BG BY BR

00 1 0 0 0 0 1

01 0 1 0 0 0 1

10 0 0 1 1 0 0

11 0 0 1 0 1 0

1．设计、组装译码器电路，其输出接甲、乙车道上的6只信号灯（实验时用发光二极管代替），验证电路的逻辑功能。

2．设计、组装秒脉冲产生电路。

3．组装、调试定时电路。当 CP信号为 1Hz正方波时，画出CP、 Q0、 Q1、 Q2、Q3、Q4、TL．、TY的波形，并注意它们之间一的时序关系。

4．组装、调试电路。

5．完成交通灯控制电路的联调，并测试其功能。