电子课程设计-交通灯控制电路设计.doc

交通灯控制电路设计 摘 要 本文介绍了一款基于74系列芯片的交通灯控制电路的设计，根据指导老师要求的功能的设计思路，详细叙述了我团队从使用电脑Proteus仿真技术设计，到独立完整地设计电子电路的过程，并简单阐述了设计的基本原理和面对不同时间倒计时之间的转换、黄灯闪烁等问题的解决方案。 该交通灯具有红绿灯转换功能，黄灯闪烁等基本功能，并通过仿真设计了一定的扩展功能，如黄灯闪烁的时候同时发出蜂鸣警报声，以提示司机交通灯即将转换为红灯！ 关键字 ： 74系列芯片 Proteus仿真 交通灯 1.设计任务 1.1课程性质 数字逻辑课程设计 1.2课程目的 训练学生综合地运用所学的 《数字逻辑》的基本知识，包括熟悉集成电路的引脚安排、各芯片的逻辑功能及使用方法，了解面包板结构及其接线方法，通过使用Proteus仿真技术，独立完整地设计一定功能的电子电路，以及仿真和调试等的综合能力。 1.3设计要求 1.3.1设计指标 （1）要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支 干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行间为20秒； （2）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，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）； （3）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道； （4）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次； 1.3.2 设计相关提示 同步设置人行横道红、绿灯指示。 2.交通灯电路系统设计 2.1数码管显示部分 一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路，数码管可从0---9显示，以次来检查数码管的好坏，见图5-1 图5-1数码管线路接法 图5-2 CD4511引脚图 2.2利用晶体振荡器产生秒脉冲信号源的电路设计 利用CD4060、电阻及晶振连接成一个分频——晶振电路.见图5-3 图5-3晶振分频电路 2.3电源电路设计部分 图5-8 整点报时电路 220伏的交流电，经过二极管整流，再经过7805的稳压管稳压得到5伏的直流电压，且并联一个大电容。由于有了大电容，对电路中的部分不稳定或者部分小振幅、抖动起到削弱的作用，使其计数、显示稳定点。 2.4倒数计时器部分的电路设计 （1）对于倒数计时器部分，我们采用了4快74LS193加减计数器芯片，其中前面2块74LS193芯片用来构成30s倒计时，另外后面2块用来构成20s倒计时。我们所要做的关键问题就是如何让30s倒计时器和20s倒计时器轮休工作，我们的设计思想如下。我们将两种倒计时器的8个输出都接在数码管显示部分，由于两组芯片的的输出接在一起，要用二极管的功能是让不工作的芯片不影响工作的芯片电平。实现电平隔离。当前一组工作时，后一组芯片的输出都是低电平，如果没有二极管就会导致输出全部为低电平，不能实现计数的功能。无论在29倒数到00， 还是19倒数到00，前一位总是00XX，都是低电平，所以可以不用二极管。如下图5-10所示。 图5-10 30s 、20s乱流倒数工作电路 （2）图中，我们在倒数计时器的8个输出端口引出8条线，不论是30s倒计时器还是20s倒计时器倒数结束的时候，这8个端口都将全部为低电平0，我们利用这一点，将这8个端口分别接上非门后再接一个8输入与非门（注：如果使用8输入与门将更简单，可以将之前所加的非门也去掉，简化电路，但实验室提供的器件有限，只能采用此种方法）。每当30s倒计时器或20s倒计时器倒数结束的时候都 将通过这些非门和与非门向外输出一个脉冲控制信号，我们利用这个脉冲信号来控制我们30s倒数计时器和20s倒数计时器的轮流工作。由于各种芯片产生压降，所以在某些部位要用串联电阻，再接上电源的方式使其电平正常，或者用电容接地的方法，使其电平正常。如图5-10中的R1 C1。 (3）接下来我们将用到一个D触发器，通过将D与Q非端接起来，实现一个翻转功能的D触发器相当于一个T’。将上面产生的脉冲控制信号接在这个D触发器的 时钟接口，每当脉冲控制信号来的时候，D触发器的Q输出端将翻转一次。通过这样的翻转我们就可以具体控制30s倒计时器和20s倒计时器的轮流工作了。D触发器连接如下图所示 （4）下面可以将上述的D触发器的Q输出端引出两条线，一条与信号源脉冲一起接在一个与门的两个输入端，与门的输出端加个非门后与20s倒计时器的计数端相连，用来控制它的计数与不计数。另一条用类似的方法也接在30s倒计时器的计数端。如图5-11所示 5-11循环置数电路 （5）特别需要注意的地方，在上图中，在30s倒计时器和20s倒计时器的计数端要分别通过电阻、电容与高低电平相连，以保障