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数字电路课程设计-----交通灯系统
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利用数字电路常用集成芯片实现简单交通灯控制系统,电路简单但要实现的功能很全面,适合课程设计参考!
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华北科技学院课程设计
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交通灯控制系统设计报告
目 录
一.设计任务和要求„„„„„„„„„„„„„„„02
二.系统模块功能关系设计„„„„„„„„„„„„02
三.电路设计计算与分析„„„„„„„„„„„„„03
3-1 时钟脉冲信号的产生„„„„„„„„„„„„03
3-2 主状态控制电路„„„„„„„„„„„„„„03
3-3 信号灯驱动电路„„„„„„„„„„„„„„04
3-4 计时器电路„„„„„„„„„„„„„„„„06
3-5 计时器显示电路„„„„„„„„„„„„„„„10
3-6 总体电路图仿真„„„„„„„„„„„„„„11
四.PCB 制板说明及其附图„„„„„„„„„„„„„12
五. 电路设计总结与心得„„„„„„„„„„„„„14
六.附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
七. 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
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一.设计任务和要求
利用所学数字电路知识,设计简单交通灯控制电路。在由一
条主干道和一条支干道汇合形成的十字交叉路口,为确保车辆安
全、迅速地通行,在交叉路口的每一个入口处设置红、黄、绿三
色信号灯。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在禁止线外,以此实现红绿灯对城市交通的
自动指挥。
(1)用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
(2)当主道允许通行时绿灯亮,支干道亮红灯,而支干道允许
亮绿灯时,主干道亮红灯。
(3)主支干道交替允许通行,主干道每次允许放行 30S,支干道
20S。设计 30S 和 20S 计时显示电路。
(4)在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间,要亮 5S 的黄
灯作为过渡,设置 5S 计时显示电路。
二.系统模块功能关系设计
本系统设计中,根据要求可以建立四个功能模块,分别是主
控制器模块、时钟脉冲信号发生模块、计时器与时间显示模块、
信号灯驱动模块。主控模块起到控制和联系其它各模块的作用,
其它模块反过来作用于主控模块,实现整个系统的正常运行。经
过最终设计与论证,得到个模块的关系如下图所示:
信号
灯与
时间
显示
时
钟
脉
冲
主控制电路
计时器电路
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三.电路设计计算与分析
1.时钟脉冲信号的产生
时钟脉冲信号由 555 定时器与相应大小的电阻和电容连接而
成的多谐振荡器来产生。由于电路中需要的脉冲信号周期为 1S,
如果选用的电容分别是 10UF 和 0.01UF,则根据周期计算公式
T=(R1+2R2)CLN2,可得到 R1+2R2 的阻值为 144K 欧,因此我们令
R1 等于 39K 欧,R2 等于 51K 欧,则连接而成的由 555 定时器构
成的多谐振荡器如图 3-1 所示。
图 3-1 555 定时器构成的多谐振荡器
2.主状态控制电路
主控电路是本系统的核心,它的输入信号来自主干道和次干
道计时系统有进位输出时产生的脉冲,它的输出一方面经显示驱
动电路控制主干道和次干道信号灯的状态,另一方面控制计时系
统的置数,根据信号灯的不同状态,给主干道和次干道计时器置
入时间信号,让计时器按照预定的时间间隔工作。主控电路属于
VCC
OUT
U34
555_TIMER_RATED
GND
DIS
RST
THR
CON
TRI
VCC
5V
GND
C1
10uF
C2
10nF
R1
39kΩ
R2
51kΩ
VCC
49
53
54
XSC1
Tektronix
1 2 3 4 T
G
P
GND
50
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时序逻辑电路,由于主干道和次干道各自的三种灯正常工作时只
有四种可能,即四种状态:主绿灯和支红灯亮,主道通行;主黄
灯和支红灯亮,主干道准备停车;主红灯和支绿灯亮,支干道通
行;主红灯和支黄灯亮,支干道停车。因此,我们可以用双 D 触
发器构成二进制加法器,实现四个状态的循环转换,关系图如图
3-2 所示。
00
11 01
10
图 3-2 主控器状态转换图
双 D 触发器的连接如图 3-3 所示。
图 3-3 双 D 触发器构成的二进制计数器
令左边触发器两个输出端为 Q1 和 Q1’,右边触发器的两个输出端
分别为 QO 和 Q0’,则 Q1Q0 的状态变化依次是 00、01、10、11。
3.信号灯驱动电路
主绿灯支红灯
亮 S0
主黄
灯支
红灯
亮 S1
主 红 灯 支 绿 灯
亮 S2
主红
灯支
黄灯
亮 S3
U19A
74LS74D
1D
2
1Q
5
~1Q
6
~1CLR
1
1CLK
3
~1PR
4
U20A
74LS74D
1D
2
1Q
5
~1Q
6
~1CLR
1
1CLK
3
~1PR
4
1
3
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资源评论
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- q4966625202013-03-16这个还行 但还需要改进
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padlon
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