课程设计任务书课题名称 指导教师 交通信号灯控制电路的设计 职称 学生姓名 总体设计要求和技术要点设计一个交通信号灯控制电路。要求： 1．主干道和支干道交替放行，主干道每次放行 30 秒，支干道每次放行 20 秒。 2．每次绿灯变红灯时，黄灯先亮 5 秒钟，此时原红灯不变。 3．用十进制数字（递增计数）显示放行和等待时间。 4．选作部分：采用倒计时的方式显示方形和等待时间。完成时 间 班 级工作内容及时间进度安排 第 15 周：周 1---周 3 立题论证方案设计、熟悉软件 周 4---周 5 检查设计结果，预答辩第 16 周：周 1---周 2 仿真实验 周 3---周 4 验收答辩 周 5 完成设计报告课程设计成果1．与设计内容对应的软件程序 2．课程设计报告书内容摘要随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三 者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系 统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系 统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。如何采用合适的控制 方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区 同周边地区的交通拥堵状况， 越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决 的主要问题。为此，通过我应用所学的知识设计了一套交通灯控制电路的方案。 交通灯的控制系统主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器 组成。 关键词：计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器。目一、 概 述录……… ……………………………………………………………1二、方案设计与论证…………………………………………………………………1 1． 方案设计………………………………………………………………………1 2． 论证……………………………………………………………………………2 三、单元电路设计与分析…………………………………………………………… 2 1．555 定时器构成多谐振荡器 …………………………………………… 32．用 74LS161 计数器构成 5、20、30 进制计数器………………………… 3 3．用三态门、非门和 D 型锁存器构成控制电路…………………………… 4 四、总电路图及元器件清单…………………………………………………………5 总电路图………………………………………………………………………5 1． 2． 元器件清单……………………………………………………………………5 五、结论………………………………………………………………………………5 六、心得体会…………………………………………………………………………6 七、参考文献…………………………………………………………………………6一、概述用 555 定时器构成一个多谐振荡器，即信号产生器，为计数器提供信号， 再用 74LS161（16 进制计数器）分别构成 5 进制、20 进制、30 进制计数器（即 支干道黄灯亮、绿灯亮和红灯亮的时间） ，再利用三态门（控制端高电位时为导 通电路，反之为关闭电路的特性） 、非门和 D 型锁存器（S、R 分别为置 1 和置 0 强迫端的特性） 构成控制电路来控制 5、 30 进制计数器电路工作之间的转换， 20、 即利用三态门、非门和 D 型锁存器的特性在各进制计数器产生进位信号时，控制 相关进制电路工作与不工作从而实现 5、20、30 进制计数器电路工作之间的转换 和指示亮灭状态的转换。二、方案设计与论证1．方案设计显示器译码器 主控 电路 信号灯 译码驱 动电路主干道 信号灯 支干道 信号灯计数器时钟信号 发生器图 1 交通控制灯电路设计 如图 1 所示为交通控制电路设计方案图， 根据概述中的设计思想及方法来实 现下图（图 2）的交通指示灯状态转换图中描述的指示灯的转换及每种状态维持 的时间（用数码显示管来显示） 。状态0 状态左右绿灯亮 前后红灯亮状态1 状态左右黄灯亮 前后红灯亮状态3 状态左右红灯亮 前后黄灯亮状态2 状态左右红灯亮 前后绿灯亮图 2 交通指示灯状态转换图2．论证用示波器来测量 555 构成的多谐振荡器产生的脉冲周期是否为 1s；连接数 码显示管来显示各个状态的转换以及每种状态持续的时间来验证控制电路知否 正确；根据交通指示灯状态转换图来检验信号译码驱动电路是否正确。三、单元电路设计与分析1．555 定时器构成的多谐振荡器图 3 555 定时器构成的多谐振荡器 如图所示为 555 定时器构成的多谐振荡器，C2 为 0.01uF，若 C1 取 10uF， 依据公式周期 T=（R1+2R2）Cln2 可计算出 R1+2R2=144k 欧姆时可得到周期为 1s 的振荡信号。20、 2．用 74LS161 计数器构成 5、20、30 进制计数器图 4 74LS161 构成的 5、20、30 进制计数器若图所示设计数器从上到下分别记为 1、2、3、4。1 为 5 进制计数器：将输 出端 Q2、Q0（信号为 0101 即 5）经一与非门与 74LS161 的置 0 端 MR 相连， 即计数器累加到 5 时置 0；2 与 3 构成 30 进制计数器：2 为十进制计数器，即个 位计数器，进位输出端与 3 的 ENP、ENT 端相连，3 为三进制计数器，即十位计 数器（2、3 进制的实现与 1 计数器构成 5 进制原理一样） 与 4 构成 20 进制计 ；2 数器：与 2、3 构成的 30 进制原理一样。3．用三态门、非门和 D 型锁存器构成控制电路 用三态门、图 5 控制电路 如图所示设上边两个三态门和一个非门为 1，下边的为 2，其中上边的三态 门为 S1，下边的为 S2，另外上边锁存器为 D1，下边的为 D2。初始状态：D1、 D2 输出端 Q 为 0，1 中 S1 关闭，S2 导通，2 中 S1 关闭，S2 导通，即 20 进制 电路工作；当 20 进制电路十位上产生进位信号清零的同时，将 D1 置 1，即开通5 进制电路，关闭 20、30 进制电路；当 5 进制电路产生进位信号清零的同时， 将 D1 置 0，D2 置 1，即前者开通 20、30 进制电路同时关闭 20 进制电路，结果 只有 30 进制电路工作；当 30 进制电路产生进位信号清零的同时，将 D2 置 0， 而此时 D1 也为 0，回到了初态，如此循环实现了对 5、20、30 各进制间的转换。四、总电路图及元器件清单1．总电路图图 6 总电路图2．元器件清单表 1 元器件清单元件序号 U1\U3\U7\U10 U30\U31 U12\U2 U400 U13 U400 U19 U11\U6\U18 U4\U17\U100 D1 D2 D3 U8\U15 U14 型号 74LS161 7SEG-BCD 7400 74HC08 7410 74HC08 74LS02 74HC32 7404 LED-RED LED-YELLOW LED-GREEN 7474 555 主要参数 数量 4个 2个 4个 2个 2个 2个 2个 9个 12 个 2个 2个 2个 4个 1个 备注 计数器 数码管显示器 与非门 与非门 与非门 与门 或非门 或门 非门 红色发光二极管 黄色发光二极管 绿色发光二极管 D 型锁存器 555 定时器R1\R2 C1\C210WATT1K AUDIO220N72K\72K 0.01uF\10uF2个 2个电阻 电容五、结论通过为期两周的课程设计， 我应用所学数字电子技术顺利得完成了交通灯控 制器的设计。期间，我查阅里很多相关书籍，学到了很多知识，并利用它们设计 了符合设计要求的信号产生器、计数器、控制电路等。不仅巩固了课堂知识，而 且有效的和实际结合在了一起，扩展了所学知识和见识。 在设计过程中遇到不少问题， 如相关元件运用条件不熟、 接口不对应等问题， 感觉到书本知识与实际问题及需要结合的难处，但也激发了我这方面的兴趣，提 高了理论结合实际的意识。六、心得体会由于课本上的知识太多， 平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件 的功能，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在 电路中的使用有了更多的认识。有一点是在设计过程中，经常会遇到这样那样的 情况， 就是心里想老着这样的接法可以行得通， 但实际接上电路， 总是实现不了， 而又一下找不出问题所在，只有在查了书上有关这方面的解释后才有所进展，因 此耗费在这上面的时间很多。 总体感觉是： 通过这次课程设计， 加强了我们动手、 思考和解决问题的能力。七、参考文献[1] 康华光.电子技术基础：数字部分.4 版.北京：高等教育出版社.2000 [2] 阎石.数字电子技术基础 高等教育出版社 2006.5 [3] 郑家龙.集成电子技术基础教程.北京：高等教育出版社 2002.1评 教 师 评 语 及 设 计 成 绩语课程设计成绩：指导教师：日期：年月日
课程设计任务书课题名称 指导教师 交通信号灯控制电路的设计 职称 学生姓名 总体设计要求和技术要点设计一个交通信号灯控制电路。要求： 1．主干道和支干道交替放行，主干道每次放行 30 秒，支干道每次放行 20 秒。 2．每次绿灯变红灯时，黄灯先亮 5 秒钟，此时原红灯不变。 3．用十进制数字（递增计数）显示放行和等待时间。 4．选作部分：采用倒计时的方式显示方形和等待时间。完成时 间 班 级工作内容及时间进度安排 第 15 周：周 1---周 3 立题论证方案设计、熟悉软件 周 4---周 5 检查设计结果，预答辩第 16 周：周 1---周 2 仿真实验 周 3---周 4 验收答辩 周 5 完成设计报告课程设计成果1．与设计内容对应的软件程序 2．课程设计报告书内容摘要随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三 者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系 统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系 统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。如何采用合适的控制 方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区 同周边地区的交通拥堵状况， 越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决 的主要问题。为此，通过我应用所学的知识设计了一套交通灯控制电路的方案。 交通灯的控制系统主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器 组成。 关键词：计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器。目一、 概 述录……… ……………………………………………………………1二、方案设计与论证…………………………………………………………………1 1． 方案设计………………………………………………………………………1 2． 论证……………………………………………………………………………2 三、单元电路设计与分析…………………………………………………………… 2 1．555 定时器构成多谐振荡器 …………………………………………… 32．用 74LS161 计数器构成 5、20、30 进制计数器………………………… 3 3．用三态门、非门和 D 型锁存器构成控制电路…………………………… 4 四、总电路图及元器件清单…………………………………………………………5 总电路图………………………………………………………………………5 1． 2． 元器件清单……………………………………………………………………5 五、结论………………………………………………………………………………5 六、心得体会…………………………………………………………………………6 七、参考文献…………………………………………………………………………6一、概述用 555 定时器构成一个多谐振荡器，即信号产生器，为计数器提供信号， 再用 74LS161（16 进制计数器）分别构成 5 进制、20 进制、30 进制计数器（即 支干道黄灯亮、绿灯亮和红灯亮的时间） ，再利用三态门（控制端高电位时为导 通电路，反之为关闭电路的特性） 、非门和 D 型锁存器（S、R 分别为置 1 和置 0 强迫端的特性） 构成控制电路来控制 5、 30 进制计数器电路工作之间的转换， 20、 即利用三态门、非门和 D 型锁存器的特性在各进制计数器产生进位信号时，控制 相关进制电路工作与不工作从而实现 5、20、30 进制计数器电路工作之间的转换 和指示亮灭状态的转换。二、方案设计与论证1．方案设计显示器译码器 主控 电路 信号灯 译码驱 动电路主干道 信号灯 支干道 信号灯计数器时钟信号 发生器图 1 交通控制灯电路设计 如图 1 所示为交通控制电路设计方案图， 根据概述中的设计思想及方法来实 现下图（图 2）的交通指示灯状态转换图中描述的指示灯的转换及每种状态维持 的时间（用数码显示管来显示） 。状态0 状态左右绿灯亮 前后红灯亮状态1 状态左右黄灯亮 前后红灯亮状态3 状态左右红灯亮 前后黄灯亮状态2 状态左右红灯亮 前后绿灯亮图 2 交通指示灯状态转换图2．论证用示波器来测量 555 构成的多谐振荡器产生的脉冲周期是否为 1s；连接数 码显示管来显示各个状态的转换以及每种状态持续的时间来验证控制电路知否 正确；根据交通指示灯状态转换图来检验信号译码驱动电路是否正确。三、单元电路设计与分析1．555 定时器构成的多谐振荡器图 3 555 定时器构成的多谐振荡器 如图所示为 555 定时器构成的多谐振荡器，C2 为 0.01uF，若 C1 取 10uF， 依据公式周期 T=（R1+2R2）Cln2 可计算出 R1+2R2=144k 欧姆时可得到周期为 1s 的振荡信号。20、 2．用 74LS161 计数器构成 5、20、30 进制计数器图 4 74LS161 构成的 5、20、30 进制计数器若图所示设计数器从上到下分别记为 1、2、3、4。1 为 5 进制计数器：将输 出端 Q2、Q0（信号为 0101 即 5）经一与非门与 74LS161 的置 0 端 MR 相连， 即计数器累加到 5 时置 0；2 与 3 构成 30 进制计数器：2 为十进制计数器，即个 位计数器，进位输出端与 3 的 ENP、ENT 端相连，3 为三进制计数器，即十位计 数器（2、3 进制的实现与 1 计数器构成 5 进制原理一样） 与 4 构成 20 进制计 ；2 数器：与 2、3 构成的 30 进制原理一样。3．用三态门、非门和 D 型锁存器构成控制电路 用三态门、图 5 控制电路 如图所示设上边两个三态门和一个非门为 1，下边的为 2，其中上边的三态 门为 S1，下边的为 S2，另外上边锁存器为 D1，下边的为 D2。初始状态：D1、 D2 输出端 Q 为 0，1 中 S1 关闭，S2 导通，2 中 S1 关闭，S2 导通，即 20 进制 电路工作；当 20 进制电路十位上产生进位信号清零的同时，将 D1 置 1，即开通5 进制电路，关闭 20、30 进制电路；当 5 进制电路产生进位信号清零的同时， 将 D1 置 0，D2 置 1，即前者开通 20、30 进制电路同时关闭 20 进制电路，结果 只有 30 进制电路工作；当 30 进制电路产生进位信号清零的同时，将 D2 置 0， 而此时 D1 也为 0，回到了初态，如此循环实现了对 5、20、30 各进制间的转换。四、总电路图及元器件清单1．总电路图图 6 总电路图2．元器件清单表 1 元器件清单元件序号 U1\U3\U7\U10 U30\U31 U12\U2 U400 U13 U400 U19 U11\U6\U18 U4\U17\U100 D1 D2 D3 U8\U15 U14 型号 74LS161 7SEG-BCD 7400 74HC08 7410 74HC08 74LS02 74HC32 7404 LED-RED LED-YELLOW LED-GREEN 7474 555 主要参数 数量 4个 2个 4个 2个 2个 2个 2个 9个 12 个 2个 2个 2个 4个 1个 备注 计数器 数码管显示器 与非门 与非门 与非门 与门 或非门 或门 非门 红色发光二极管 黄色发光二极管 绿色发光二极管 D 型锁存器 555 定时器R1\R2 C1\C210WATT1K AUDIO220N72K\72K 0.01uF\10uF2个 2个电阻 电容五、结论通过为期两周的课程设计， 我应用所学数字电子技术顺利得完成了交通灯控 制器的设计。期间，我查阅里很多相关书籍，学到了很多知识，并利用它们设计 了符合设计要求的信号产生器、计数器、控制电路等。不仅巩固了课堂知识，而 且有效的和实际结合在了一起，扩展了所学知识和见识。 在设计过程中遇到不少问题， 如相关元件运用条件不熟、 接口不对应等问题， 感觉到书本知识与实际问题及需要结合的难处，但也激发了我这方面的兴趣，提 高了理论结合实际的意识。六、心得体会由于课本上的知识太多， 平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件 的功能，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在 电路中的使用有了更多的认识。有一点是在设计过程中，经常会遇到这样那样的 情况， 就是心里想老着这样的接法可以行得通， 但实际接上电路， 总是实现不了， 而又一下找不出问题所在，只有在查了书上有关这方面的解释后才有所进展，因 此耗费在这上面的时间很多。 总体感觉是： 通过这次课程设计， 加强了我们动手、 思考和解决问题的能力。七、参考文献[1] 康华光.电子技术基础：数字部分.4 版.北京：高等教育出版社.2000 [2] 阎石.数字电子技术基础 高等教育出版社 2006.5 [3] 郑家龙.集成电子技术基础教程.北京：高等教育出版社 2002.1评 教 师 评 语 及 设 计 成 绩语课程设计成绩：指导教师：日期：年月日