2023年电子技术综合设计交通灯控制器.docx

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1、课程设计报告书课程名称：电子技术综合设计学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：职称：2023年月曰目录1 .设计要求1 .设计内容及参数要求2 .设计成果要求2 .方案设计1 .分析系统的逻辑功能，画出框图2 .画出交通信号灯控制器ASM图3 .模块电路设计1 .秒脉冲信号发生器2 .定时器3 .控制器4 .译码器4 .系统电路设计5 .仿真验证1 .proteus仿真简介2 .仿真电路图6 .总结1 .心得体会2 .元器件清单3 .参考文献交通信号灯控制电路的设计一、设计要求1 .设计内容及参数要求(1)设计一个十字路口交通灯定时控制系统：(2)支干交替通行，主干道每次放行30秒，支干

2、道每次放行20秒。(3)绿灯亮表示可以通行，红灯亮表示禁止通行。(4)每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒(此时另一干道上的红灯不变)。(5)十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体要求主支干通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。(6)黄灯亮时，红灯按IHZ的频率闪烁.(7)主、支干通道通行时间及黄灯亮的时间均可在099S内任意设定2 .设计成果要求(1)根据技术指示设计各单元电路，写出设计过程，进行设计方案论证、方案对比；(2)选择所用元器件的型号，写出元器件的功能表，列出元器件清单；(3)画出整机原理图；(4)安装调试或仿真，并分析仿真结果；(5)编写设计报告，写

3、出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。二、方案设计1 .分析系统的逻辑功能，画出框图交通信号灯控制系统的原理框图如图1所示。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。秒脉冲信号发生器是该系统中定时器和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。图1交通灯控制电路设计框图2 .画出交通信号灯控制器ASM图（1）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T1时控制器发出状态信号ST转到下一工作状态。（2）甲

4、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时控制器发出状态转换信号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T1时控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。（4）甲车道红灯亮乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止同行，乙车道上未位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时控制器发出状态转换信号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控制器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01.I

5、K10,并分别用SO、SI、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表1所示控制器应送出甲、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，并作如下规定控制状态和信号灯状态下，车道的运行状态:AG=I:甲车道绿灯亮;BG=I:乙车道绿灯亮；AY=I:甲车道黄灯亮；BY=I:乙车道黄灯亮；AR=I:甲车道红灯亮；BR=I:乙车道红灯亮；状态变化如表1所示：表1状态变化表控制状态信号灯状态车道运行状态SO(OO)甲绿、乙红甲车道通行，乙车道禁止通行S1(O1)甲黄、乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行S2(10)甲红、乙绿甲车道禁止通行，乙车道缓行S3(11)甲红、乙黄甲车

6、道禁止通行，乙车道通行AG=I甲车道绿灯亮甲车道通行BG=I乙车道绿灯亮乙车道通行AY=I甲车道黄灯亮甲车道缓行BY=I乙车道黄灯亮乙车道缓行AR=I甲车道红灯亮甲车道禁止通行BR=I乙车道红灯亮乙车道禁止通行由此得出交通信号灯的AMS图，如图2所示:图2交通信号灯的AMS图状态转化图如图3所示:甲车道绿灯亮f乙车道红灯亮30进制减法器减一甲车道黄灯亮乙车道红灯闪烁5进制减法器减一甲车道红灯亮乙车道绿灯亮20进制减法器减一甲车道红灯闪烁乙车道黄灯亮5进制减法器减一图3状态转换图三、模块电路设计1 .秒脉冲信号发生器秒脉冲发生器选择如图4,555定时器很精确，所以在此次仿真过程中，我采用555定

7、时器组成秒脉冲信号发生器。取C=47uf,R110K,R2MX10K,则电路144的输出脉冲频率f=FW-1Hz,电路图如图4所示:(R1+2R2)CU1555R110kR210kC2WnF+5V-j-C147uF图4秒脉冲信号发生器2 .定时器定时器由与系统的时钟秒脉冲产生器提供的同步计数器构成，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，计数器从规定数值开始进行减1计数，向控制器提供5s的定时信号Ty和30s(20S)的定时信号几。计数器选用集成电路741S190进行设计较简便,741S190是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入，并具有清除和置数的功能。其管脚图

8、如图5所示预置控制YCP输入_CP输出1DQ3Q2Q1QOC/BCPmCfout741S190四位输入塔图5741S190管脚图利用741S190的特性，制作了30s倒计时电路、20s倒计时电路、5s倒计时电路,并用Proteus8.6仿真软件进行仿真，电路图如图6所示:DOD1D2D3PC1Ko.P18Q1Q288TcR6gID1ID283eidiuip1U图6交通灯定时电路实现原理：由于是两位数，需要两个DCDJEX来显示倒计时时间，741S190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C1K,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

9、上由与非门置为OO1o或Oo11。加脉冲端UP端接高电平，清零端C1R接低电平。从而实现20秒和30秒倒计时；根据741S190的特点，脉冲从DOWN端接入。置入O1o1后实现5秒减计数功能。3 .控制器控制器是交通管理的核心，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。该控制器利用一个741S163（加法器），真值表见表2,加法器执行状态顺序：00011011,当为11是时，执行清零操作。仿真图见图7。表2741S163真值表入输出CR1DCTpCPtCPDoDiCDaQoQ1Q2Q3OXXXt000010XXdodi(b(bdod由Cb11IiTXXXX计数110XtX保持11X0

10、XXXXX保持+5VU110 12 3DDDDENPENTC1K1OADMR741S163QOQ1Q2Q3CO R图7状态控制器仿真电路图4.译码器译码器的主要任务是将控制器的输出Q1、QO的4种工作状态，翻译成甲、乙车道h6个信号灯的工作状态。控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如表3所示。表3控制器状态编码与信号灯关系表Q1Qo状态AGAYARBGBYBR00I0000IO10I000II100II00IO00I0I0根据上表中信号灯与Qq的状态编码，可以到输出方程：NG=01,00AY=01,44及=O1BG=a2,BY=O1BR=O1由于黄灯需要5s闪烁，需要接入脉冲信号：AY=

11、GQoU，BY=Q岳cp。得到的信号灯状态均为低电平有效，所以全部反接。如图8所示:AND图8交通灯译码电路四、系统电路设计五、仿真验证1.proteus仿真简介Proteus软件是英国1abCenterE1ectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。PrOteUS是英国著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念

12、到产品的完整设计。是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合的设计平台，其处理器模型支持8051、HC1KPIC10/12/16/182430DSPIC33AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了CorteX和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、KeiI和MAT1AB等多种编译器。2.仿真电路图六、总结1.心得体会经过两个星期的课设，增强了自己的能力，也知道了自己在很多方面欠缺很多，需要掌握的知识还很多，清楚地知道知识要结合实践，就拿仿真软件来说，需要自己学习怎么用、怎么去设计电路。这都是以前没有接触过的，临近考

13、试，做设计就时间更加紧张，很多不清楚的就要去查阅资料。在这次电子电路课程设计实验中，我们选的课题都是与生活息息相关的，把生活中常见的一些现象模拟到实验室中，体现了学习与实际生活相结合的理念，交通灯使我们每天都要面对的，关乎我们生命安全的。2.元器件清单元器件名称数量元器件名称数量741S1631电容IOnf1741S1902电容47uf17SEG-BCD2与门6555定时器1非门2TRAFFIC1IGHTS4与非门2电阻IOk3或门23.参考文献（I）数字电子技术基础简明教程（清华大学电子教研室编）（2）电子技术基础设计指南（焦宝文主编）（3）电子技术基础课程设计（孙梅生等主编）（4）电子技术实验与课程设计（毕满清主编）（5）电工电子基础实践教程（曾建唐谢祖荣主编）（6）现代电子系统设计（刘润华主编）（7）电子设计自动化（刘润华主编）（8）集成电路器件手册及应用集锦等