南昌大学数子电子技术课程设计报告.docx

电子技术课程设计报告

学生姓名：
学 号：
专业班级：
实习单位： 南昌大学电工电子实验中心
实习时间： 2010-6-21—— 2010-6-28
2010年6月28日

目录
一、设计任务及要求……………………………………………2
二、设计思想及工作原理………………………………………2
2.1秒脉冲发生器………………………………………………4
2.2控制器………………………………………………………5
2.3定时器………………………………………………………6
2.4译码器………………………………………………………8
2.5显示器………………………………………………………10
三、心得体会……………………………………………………10
四、附图…………………………………………………………12

一、设计任务及要求
1.设计一个用于十字路口的交通灯控制器。能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态。
2.具有计时功能。用两组数码管作为东西和南北方向的计时显示，每次绿灯放行为25秒，在每次由绿灯变成红灯的转换过程中，要亮黄灯5秒作为过渡。
3.黄灯每秒闪亮一次。
二、设计思想及工作原理
设主干道绿灯、黄灯、红灯分别为G1、Y1、R1；支干道绿灯、黄灯、红灯分别为G2、Y2、R2，并且均用0表示灭，1表示亮，则交通灯有如下四种输出状态：
状态
G1
Y1
R1
G2
Y2
R2
S0
00
1
0
0
0
0
1
S1
01
0
1
0
0
0
1
S2
10
0
0
1
1
0
0
S3
11
0
0
1
0
1
0
(1)S0表示主干道绿灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上的车辆允许通行，支干道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔45s时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。
(2)S1表示主干道黄灯亮，支干道红灯亮。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，支干道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔5s时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。
  （3）S2表示主干道红灯亮，支干道绿灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上的车辆允许通行，绿灯亮足规定的时间间隔25s时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。
  （4）S3表示主干道红灯亮，支干道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，支干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。黄灯亮足规定的时间间隔5s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。

交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能上表所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。
1、秒脉冲发生器
脉冲信号发生器用的是555定时器构成多谐震荡器，因为控制系统是 以秒为单位，所以用秒脉冲发生器，且其对信号的精度要求不高，这里选用555定时器来构成。555定时器组成的秒脉冲CP1的周期为： f=0.7 (R9+2R8)C，若T=1s,令C=10Uf,R9=15k R8=68k.电路原理图如下所示：
脉冲波形如下图所示

由于用555定时器制作秒脉冲发生过器连接好电路以后无法使二极管和显示器正常工作所以最后我还是采取了函数信号发生器来做秒脉冲发生器，
2、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。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表12、3所示。由于红灯每次亮的时间是30秒，所以需要一个30进制的计数器来作为控制器，我采用的是两个74LS160计数器来实现30进制计数功能，并且采用异步置零设置，则U1的QA和QD以及U2的 QB端分别通过与门相连然后再非，之后分别接入U1和U2的置零端。 这样便构成了系统的控制端。

表12、3 控制器状态转换表

控制器的原理图如下图所示:

3、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，由于红灯时亮30秒，绿灯是25秒，黄灯是5秒，并且黄灯是每秒闪烁一下，所以还要在设计一个30进制的计数器和一个25秒的计数器，我选用的是两个74LS160芯片来设计。
U1O的脉冲端即CLK端接U1的QA和QD的与和U2的QB 端这样便构成了一个30进制的计数器；U13的脉冲端CLK分别接QC和QB2的与和QA1和QB1的与非相与，公式如下所示：
CLK10=QA1.QD1.QB2
CLK13=(QC1.QB2)(QA1+QB1)’
定时器的原理图如下
4、译码器
译码器的主要任务是将控制器的输出 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。控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如表所示。表中A、B代表甲、乙车道。
Q1 Q0
AG绿灯
AY黄灯
AR红灯
BG绿灯
BY黄灯
BR红灯
0 0
1
0
0
0
0
1
0 1
0
1
0
0
0
1
1 0
0
0
1
1
0
0
1 1
0
0
1
0
1
0
其原理为LED4通过一个非门与U10的输出端相连，这样就能保证在开始的时候LED4是高电平二极管是亮的，当30秒后U10的输出为高电平则LED4就为低电平，二极管熄灭。当LED4为亮时则LED2的绿灯也应该是亮的故LED2通过U10输出的非与U13输出的非的与相连，这样在25秒之前LED2是亮的25秒之后U13的输出变为了高电平则LED2熄灭，同时LED3亮故LED3与U10的输出、U10输出的非与U13输出的非的与、信号发生器输出信号的非的或非相连这样便实现了黄灯亮5秒钟并且每秒闪一次，当三十秒以后LED4、LED3熄灭LED5、LED1亮依次循环下去。
译码器的电路图如下图所示：

5、显示器
显示部分由两个四段数码管组成，分别接在U1和U2输出端。即交通灯需要显示的时间。其设计如图

三、心得体会
通过这次的课程设计我通过这次课程设计，不但加强了我的动手能力，更提高了我的思考和解决问题的能力，虽然已经做好啦但是还是有很多问题的，比如没有用555制作多谐振荡器而是用函数信号器等。虽然花了很长的时间，但感觉很充实。在做设计时我查阅了很多的资料，以前没学懂得东西现在反而都弄懂啦。总的来说虽然遇到了很对困难但最终我还是做成功啦。

附图

原理图

飞线图

Pcb图