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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：2022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
2、行30秒，支干道每次放行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；(
3、5)编写设计报告，写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。译码器图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TL时控制器发出状
4、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TL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
5、行控制的。设控制器的四种状态编 码为00、01. IK 10,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Sl(Ol)甲黄、乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行S2(10)甲
6、红、乙绿甲车道禁止通行，乙车道缓行S3(ll)甲红、乙黄甲车道禁止通行，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
7、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 定时器组成秒脉冲信号发生器。取C = 47uf, R1 10K, R2MX 10K,则电路1 44的输出脉冲频率f = FW-lHz,电路图如图4所示: (Rl + 2R2)CU1555R110kR2 10kC2WnF+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74L
8、S190进行设计较简便,74LS190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。其管脚图如图5所示预置控制YCP输入_CP输出LD Q3 Q2 Ql QO C/BCPmCfout74LS190四位输入塔图5 74LS190管脚图利用74LS190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Proteus 8. 6仿真软件进行仿真，电路图如图6所示:DO D1D2 D3PCLKo. PL8Q1Q288Tc R6gID1ID28 3eidiuiplU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，74LS190也需
9、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CLK,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,而马上由与非门置为OOlo 或Ool1。加脉冲端UP端接高电平，清零端CLR接低电平。从而实现20秒和30秒倒计 时；根据74LS190的特点，脉冲从DOWN端接入。置入Olol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74LS163 （加法器），真值表见表2,加法器执行状态顺 序：000110ll,当为11是时，执行清零操作。仿真图见图7。表2 74LS163真值表入输出
10、CR LD CTpCPtCP Do Di C DaQo Q1Q2 Q3OXXXt 000010 XXdodi (b (bdo d由 Cb11 IiTXXXX计数110Xt X保持11 X0XXXXX保持+5VU110 12 3DDDDENP ENT CLK LOAD MR74LS163QOQ1Q2Q3CO 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Ql、QO的4种工作状态，翻译成甲、乙车道h 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3所示。表3控制器状态编码与信号灯关系表QlQo状态AGAYARBGBYBR00I0000IOl0I000II
11、l00II00IO00I0I0根据上表中信号灯与Qq的状态编码，可以到输出方程：NG = 01 , 00 AY = 01 , 4 4及=O1BG = a 2, BY = O1 BR = O1由于黄灯需要5s闪烁，需要接入脉冲信号：AY = G Qo U，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Lab Center Electronics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
12、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、HClK PIC10/12/16/182430DSPIC33 AVR、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
13、持IAR、KeiI和MATLAB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74LS1631电容IOnf174LS1902电容47uf17SEG-BCD2与门6555定时器1非门2TRAFFIC LIGHTS4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
