1、数字电子技术课程设计实验报告交通信号灯控制电路设计数字电子技术课程设计实验报告题目：交通信号灯控制电路设计专业： 班级： 学号：姓名： 指导老师：时间：一、设计任务及要求为了确保十字路口的车辆顺利通过，往往采用自动控制的交通灯信号灯来进行指挥。（1）其中红灯（R）亮表示该条道路禁止通行；（2）黄灯（Y）亮表示停车，绿灯（G）亮表示允许通行；（3）黄灯亮时要求每秒钟闪亮一次；（4）东西、南北方向除了有红（R）、黄（Y）、绿（G）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）；二、课程设计实验预习要求（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
2、。（3）根据交通灯控制系统框图，画出完整电路图。三、设计原理与电路1.分析系统逻辑功能，画出系统框图控制系统原理图交通灯原理控制如上图所示，它主要由秒脉冲发生器、定时器、译码器、控制器等部分组成。秒脉冲发生器是本实验中控制器和定时器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯控制信号，经驱动电路驱动后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它接受来自定时器的信息后控制译码器工作。2.单元电路的设计1）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。（1）交通灯的四种工作状态的转变是由控制器进行控制转换的，它们的工作方式满足如右图顺序工作流程，设东西向的红、黄、绿灯分别为EW
3、(R)、EW(Y)、EW(G)，南北向的红、黄、绿灯分别为NS(R)、NS(Y)、NS(G）。状态1：东西方向车道的绿灯亮，车道通行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行。状态2：东西方向车道的黄灯亮，车道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行；状态3：东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道通行；状态4：东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道缓行；四个状态用时所占比例分别为5:1:5:1,所以，计数器每次工作的循环周期为12，所以可以选择12进制计数器。计数器可以用单触发器组成，也可以用中规模74LS164八位移位寄存器组成钮环形12进制计数器，
4、钮环形计数器的工作状态如下表所示：根据状态表，列出东西方向和南北方向绿、黄、红的逻辑表达式：东西方向 绿: 黄: 红: 南北方向 绿: 黄: 红: 由于黄灯要求闪耀几次，所以用时标1秒和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。交通灯时序工作流程图（2）显示控制部分显示控制部分是一个定时控制电路。当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对方的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”而停止。译码显示可用74LS248 BCD码七段译码器，显示器用LED显示器，计数器采用可预置加、减法计数器，如74LS168，74LS193等。倒计时计数器十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们
5、更直观的把握时间。两个方向的工作时序：东西向亮红灯时间应等于南北向亮黄灯和绿灯时间之和，南北向亮红灯应等于东西向亮黄灯和绿灯时间之和。假设每个单位时间为5s，则南北、东西向绿、黄、红灯亮时间分别为25，5，30s，一次循环为60s。其中，红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。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，直到减到数为“0”。十字路口绿、红、绿灯交换，一次工作循环结束，再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。计数器选用集成电路74LS168进行设计。74LS168是十进制4位
6、同步可逆计数器。74LS168引脚图以及功能图现选用两个74LS168芯片级联成一个从可任意设定时间0099倒计时的计数器，将计数器的P、T接地，将东西方向的两个计数器LD通过与非门连接起来，十位的CP端与个位的UD端相连，将十位的A,C,D接地，B端接“1”，个位的A,B,D接地，C端接“1”，输出端依次与74LS248相连。南北方向的计数器，接线与东西方向的相同，其中作为个位数的74LS168芯片的CLK接秒脉冲发生器（频率为1），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74LS
7、168芯片一个脉冲数字减1，相当于借位。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。显示控制与译码器向译码器提供模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74LS168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
8、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。译码器的主要任务是将控制器的输出74LS248是BCD码到七段码的显示译码器，它可以直接驱动共阴极数码管。74LS248的外引线排列图和状态表（3）夜间黄灯闪烁控制在夜间将开关S1接地，此时，东西、南北方向的红灯和绿灯输入的是低电平，所以红灯和绿灯不亮，黄灯输入的是频率为“1”的脉冲，黄灯以频率为“1”闪烁。2）汽车模拟控制
9、电路当某一方向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到黄灯亮时，移位放光二极管就停止，而过了十字路口的移位发光二极管继续向前移动；红灯亮时，则另一方向转为绿灯亮，那么，这一方向的LED发光二极管就开始移位（表示这一方向的车辆行驶）。它由74LS164组成钮环形计数器，由秒脉冲电路经分频后（4分频）输入给74LS164，这样，74LS164为每4秒向前移一位（计数一次）74LS164外引线及排列图74LS164真值表74LS164时序图汽车模拟控制电路图五、实验仪器及设备（1）数字电子技术试验系统箱（2）直流稳压电源（3）交通信号灯（4）集成电路：74LS1
10、68,74LS248,及门电路等（5）电阻（6）开关六、实验结果分析用移位寄存器组成汽车模拟控制系统，当某一方向绿灯亮时，则绿灯亮“G”信号，使该电路方向的移位通路打开，而当黄、红灯亮时，则该方向的移位停止，为南北方向的汽车模拟控制电路。当东西方向绿灯亮，而南北方向红灯亮时，南北方向的74LS168以减法计数器方式工作，从数字“30”开始向下减，当减到“5”时，绿灯灭而黄灯亮（闪耀）直至到“0”，然后红灯亮。计数器又从“30”开始以减法计数，一直到“0”，然后绿灯亮，进入下一个循环。由于公路在不同时间段内，行车量不同，可以修改行车时间，以改变交通状况。七、参考资料1、电子线路技术实验与课程设计
11、2、数字电子技术简明教程3、数字电子技术实验教程八、总结体会开始拿到题目的时候，还不知道怎么去做，因为自己对这门课的一般设计都不怎么会。对很多芯片的功能都不是很清楚。通过这次的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基本上已经解决了。在课程设计的过程中，对于同一个问题，我想过很多个方案。像计数器的的接法，我都想了很多不同的接法，运用不同的芯片进行比较，最后还是采取了上面的方法进行连接。在连线的过程中，经常会遇到一些问题，比如接错线，无意中删除了一些线等，有时会感到力不从心的。从开始做课程设计那天起脑子中天天都想着同样的问题，怎么去接线，怎么把电路弄得更加简单，怎么是别人更容易看懂。但似乎时间过的很快，用了好几天才把它完全做好。完成后心里有种说不出的高兴。这次课程设计之后，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，把我们所学的东西运用到实际生活中去。同时也丰富了我们的业余生活。提高了我们对知识的理解。
