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1、简易交通灯控制电路简易交通灯控制电路摘 要 在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。 自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也变得多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。在该设计中，利用学过的数电知识，将交通灯的控制信号通过倒计时计数器，传递给交通显示灯和时间显示器，来控制整个十字路口的交通运行情况。其中秒脉冲是利用NE555来产生的，倒计时计数器是用计数器74LS192来设计的，另外还有74LS138 设计的黄灯控制电路，JK触发器设
2、计的信号灯控制电路，七段译码显示器设计的时间显示器。这些部分共同构成一个完整的交通灯控制电路，来实现交通灯的自动化控制。 关键词 倒计时减计数器/JK触发器/七段译码显示器/数据分配器201 工作原理1.1 设计分析根据设计任务与要求,我们可以知道这个交通灯的设计不分主次干道,两个方向的时间是相同的,东西方向通行30s,南北方向通行30s,这就要求我们要有两个计数器,根据我自己的经验,东西方向通行30s完,倒计时数字显示器会显示到0,然后切换到南北方向通行30s完之后, 倒计时数字显示器也会显示到0，然后切换到东西方向,这样如此循环。这样的话我们就要设计一个31进制计数器。根据我们所学的知识,
3、可以用两片74ls192芯片来构成对应进制的计数器。我们可以用利用JK触发器的翻转功能来实现红绿灯的转换;当然当每个方向倒计时只有2s时,黄灯闪,一直到0为止,由于黄灯是当两个计数器倒计时到2时开始闪,我们就可以在此时发出一个脉冲然后一直保持到0;另外设置一个紧急开关,我们可以在出现紧急情况时使用清零端使之清零,并且红灯直接接到电源,使之一直处于亮的状态。方案一： 首先给倒计时计数器即74ls192进行预置数,通过秒脉冲源发生器发送秒脉冲,此时倒计时器开始倒计时,驱动时间显示器显示,并且交通灯也正常运行,当倒计时器计时到2s时,我们当然同时可以在时间显示器上看到,这时倒计时器驱动黄灯控制器,使
4、正在亮绿灯方向的黄灯闪烁,当倒计时器计时到0时,它将驱动信号控制器（JK触发器）来改变交通灯的显示。如此往复循环。方案二：由555定时器设计的计时器,来驱动交通灯选择器控制交通灯的显示,当一个方向的计数完成之后会产生一个脉冲,给通道选择器,然后通道选择器驱动交通灯选择器控制交通灯的显示,如此往复,其中555定时器是由电阻和电容来控制定时时间,其中的黄灯控制器就可用一个数据分配器74138来选择所需电阻的大小来控制,通道择器就可用两个JK触发器构成一个四进制的计数器,其中两个输出端就可以来作为交通灯选择器74138的输入。通过这两个方案的对比,由第二个方案用的是555定时器来计时,所以无法显示倒
5、计时的时间,并且在出现紧急情况后恢复正常时也不能通过紧急开关切换哪个方向先通行。我觉得第一个方案更符合我们的实际要求,所以我选择了第一个方案。1.2 工作原理 倒计时计数器信号灯控制电路黄灯控制器交通显示灯时间显示器紧急开关秒脉冲源图 1.2 交通灯控制电路原理图 2 单元电路设计21 倒计时计数器这里是采用两片74ls192芯片来构成31进制计数器,控制个位数字的74ls192的控制端接1HZ的脉冲输入,其中输入端D1C1B1A1 D0C0B0A0预置为0011 0000，使得刚开始计数时时间显示器显示数字31；而两个片子的8个输出端接到一起，一方面要经过一个与门和一个非门，接到JK触发器的
6、控制端，来控制交通显示灯的转换，另一方面要经过一个与门接到控制十位数字和各位数字显示的74192的置数端，当输出为0000 0000时，则置数端为0，要重新进行置数，使得时间显示器重新显示为31；当输出为0000 0010时，由于74138数据分配器开始工作，产生脉冲，进而来控制黄灯的闪烁，使得在时间显示为2秒的时候黄灯亮。控制十位数字的74192的减计数控制端接控制个位数字的74192的借位输出端BO，而控制各位数字的74192的的控制端要接到秒脉冲源上。两个74192的清零端都接在紧急开关的一端。图2.1 倒计时计数器原理图2.2 黄灯控制电路这里是采用数据分配器74ls138，该芯片的输
7、入端A、B、C 分别接倒计时计数器电路图中的控制个位数字的74192的输出端QA、QB、QC，为了保证显示器只在倒计时时间为0到2秒时黄灯才亮，应把74138的使能端G1由倒计时计数器中的控制十位数字的74192的输出端都接一个非门与由倒计时计数器中的控制个位数字的74192的输出端QBQA的非接到一个与门上，然后3个输出端Y0、Y1、Y2都分别经过一个非门后都接入一个或门，那么或门的输出端接到黄灯输入端，就可以实现对黄灯的有效控制。 图2.2 黄灯控制电路原理图2.3 信号灯转换电路信号灯转换器是用来实现对红黄绿灯在相应时刻状态转换的控制，即一个JK触发器，其中J、K端都同时接高电平，即构成
8、了一个T触发器，目的就是实现翻转功能：当倒计时计数器的输出由0000 0000到重新置数位0011 0000时，JK触发器的时钟脉冲正好为下降沿，此时触发器可以翻转，红灯和绿灯将要由原来的状态转换到另外一种状态。其时钟输入端是由倒计时计数器中的两片74192的八个输出端经过一个与门，然后经过一个非门接入。图2.3 信号灯控制电路原理图 2.4 交通灯显示电路一个方向的红灯由信号灯转换电路的反向输出端Q非和一个紧急开关的输出端经过一个或门接入，黄灯是由信号灯转换电路的正向输出端Q和一个紧急开关的输出端经过一个非门以及一个黄灯控制电路的输出端经过一个1HZ的脉冲源,这三个输出端再经过一个与门接入，
9、绿灯由信号灯转换电路的正向输出端Q和一个紧急开关的输出端经过一个非门，这两个输出端再经过一个与门接入；另一个方向的红灯由信号灯转换电路的正向输出端Q和一个紧急开关的输出端经过一个或门接入,黄灯是由信号灯转换电路的反向输出端Q非和一个紧急开关的输出端经过一个非门以及一个黄灯控制电路的输出端经过一个1HZ的脉冲源,这三个输出端再经过一个与门接入,绿灯由信号灯转换电路的反向输出端Q和一个紧急开关的输出端经过一个非门,这两个输出端再经过一个与门接入。见下图：图2.4 交通灯显示电路原理图2.5 紧急开关该开关这里用的是单刀双掷开关,一端就是接入每个交通灯,直接接红灯,其它灯是经过了一个非门接入,该端还
10、接入到倒计时计数器两片74192的清零端.另一端是不起作用,其实也可以用一个单刀单掷开关,该开关能够在发生紧急事件时使得红灯全亮，且此时时间显示器和计数器都不将工作。 图2.5 紧急开关2.6 脉冲发生器 图2.6 脉冲发生器电路原理图3 元器件清单3.1 元器件清单元件序号型号主要参数数量备注1NE5551HZ/501脉冲发生器274LS1922计数器3CL-51614四输入红色数码管474LS1121JK触发器5CD407828输入或门6CD4073B23输入与门77HC08N22输入与门8CC407132输入或门974LS04D10非门10741381数据分配器11LH61RGY1728
11、模拟交通灯表3.1 元器件清单3.2 元器件管脚和功能表3.2.1 74LS192图3.2.1 74LSl92的管脚图表3.2.1 74LS192的管脚注解借位输出端（低电平有效）进位输出端（低电平有效）CPd减计数时钟输入端（上升沿有效）CPu加计数时钟输入端（上升沿有效）CR异步清零端（高电平有效）D0D3并行数据输入端 异步并行置入控制端（低电平有效）Q0Q3输出端（Q0是低位）3.2.2 74LS138 图3.2.2 74ls138管脚图表3.2.2 74LS138的功能表3.2.3 CC4511图3.2.3 CC4511的管脚图表3.2.3 CC4511的功能表输 入输 出LEDCB
12、Aabcdefg显示字形01111111010000000消隐0110000111111001100010110000011001011011010110011111100101101000110011011010110110110110110001111101101111110000011100011111110111001111001101110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111锁 存锁存4 总原理图5 报告总结经过两周的努力，我终于完成
13、关于交通灯控制电路的电子课程设计，通过两周不断的查资料让我积累了许多实际操作经验，已初步掌握了数电的应用技术，以及数字电路的知识和有关器件的应用，我深刻体会到了数子电路技术对当今现代社会的重要作用。 经过这次设计，我学会了许多东西，学会了严密的思考，构想及怎样把计划付诸于实际行动之中。同时与社会的不断高速发展的步伐相比，我认识到自己所学的知识和技能还远远不足，有些实际性的问题还不能够解决，缺少很多有实际运用价值的知识储备，缺乏应有的动手解决实际问题的能力，缺乏些高效利用及筛选大量资料的能力，缺乏资源共享及应有的团队合作精神，有待进一步提高，我应当学好自己的专业知识以适应不断发展的社会。在这次课
14、程设计中，我学会了如何有效的利用网络资源及图书馆的藏书，找到了几个很不错的专业网站，为以后的查阅专业方面的信息和相互之间的交流打下了坚实的基础，学会了如何看电路图，识别电路图，提高了自己的专业技能，同时也培养了自己独立解决实际问题的能力，也培养了自己认真和严谨的科学态度，收到了很大的启发，为以后的工作积累了些宝贵的经验。我认为，积极地参与电子课程设计，不仅可以充分的体会到自己动手实践的乐趣，获得哪怕是前进一小步时候的那种成功的喜悦，还有以下的几点收获： 一方面有利于我们学习能力的提高。这里所说的学习能力包括获取资料的能力、理解前人思路的能力、系统设计能力、动手能力、表达能力等很多方面。另一方面
15、有利于我们心理素质的锻炼。电子课程设计时间决定了设计结果的产生会有很大的不确定性，一个极其偶然的失误都会导致最终的不理想结果，因此需要制作者具备良好的心理素质，全心全意投入制作中。结束语这次的课程设计激发了我对电子设计的兴趣。曾经我对我们专业是一片迷茫，但是通过这次课程设计，通过亲自制作电子小作品以及写总结报告时在网上看到的各种各样有关电子方面的小文章，我似乎隐约了解了一些电子专业的未来的发展方向。这种感悟，这种兴趣的来源只靠平时上课老师的说教是肯定不可能领悟到的。此时此刻，我的内心有一种无法抑制的冲动，就是想自己再创作一个小作品，例如数字电子钟，原理和数字电压表有很多近似的地方。这一次要独立
16、思考，自己设计电路，我想只有这样，才能达到我们做课程设计的目的。我们做的课程设计虽说简单，功能有些单一，但作为初学者，面对自己的这点微不足道的小成功，内心的兴奋是不言而喻的。因为它毕竟是我们第一次运用所学知识，把理论同实践向结合，自己亲手做出来的一件小作品。其实对于初学者，又何必有太多的苛求？只要我们努力了，只要我们通过自己制作的小作品感受到成功的喜悦，并因此激发起了对电子设计的兴趣，这也许就足够了。我想，我们未来的路还很长，带着这份兴趣及求知欲望，未来的成功就不会遥远。致 谢 在此次的电子课程设计中，我很感谢我的室友和班级同学，每当有疑问的时候，我们都能够互帮互助，尽力为对方解答，在寝室大家
17、借给我参考资料和电脑使用，所以才让我的课程设计显得顺利了一些。班里的同学也在尽力帮助我，尤其是在我的设计文档被损坏之后，心里很着急，是同学们一边帮我打开文档，另一方面又重新给我找思路和方法，让我没有放弃，最终完成了课程设计的内容。在使用电子设计软件的时候，因为没有学过，在使用过程中遇到了很多的问题，也是身边的同学在旁边帮助我。还有感谢曹老师带我们专业课程设计，我想严谨的作风和严格的管理可以让我们班的课程设计进行的很顺利。通过这次的课程设计，我充分的感受到了集体的温暖，人多力量大，这句话真的很对。参考文献1何小艇.电子系统设计. 浙江：浙江大学出版社，2001，62姚福安.电子电路设计与实践.山东：山东科学技术出版社，2001，103梁宗善.电子技术基础课程设计. 浙江：华中理工大学出版社，2005，44李银华.电子线路设计指导.北京：北京航空航天大学出版社，2005，65康华光.电子技术基础.北京：高等教育出版社，2006，1