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1、.电子实验课程设计报告交通控制灯姓名:何金泽班级:2012030030学号:20120300300122014年12月8日设计要求实验内容:设计并实现一个十字路口的交通控制灯电路.具体要求为:以4个红色指示灯,4个绿色指示灯和4个黄色指示灯模拟电路路口的东,南,西,北4个 方向的红,绿,黄交通灯.控制这些指示灯,使他们按下列规律亮和灭:1. 东,西方向绿灯亮,南,北方向红灯亮.东,西方向通车,时间30秒.2. 东,西方向黄灯闪烁,南,北方向红灯亮,时间2秒.3. 东,西方向红灯亮,南,北方向绿灯亮,南,北方向通车,时间30秒.4. 东,西方向红灯亮,南,北方向黄灯闪烁,时间2秒.5. 返回1,
2、继续运行.设计提示:(1) 黄灯闪烁可通过连续亮0.5秒和灭0.5秒实现;(2) 设计中的时钟信号可由555多谐振荡器及分频电路产生.实验内容及要求:设计满足要求的电路,并在multisim中进行电路连接，仿真和调试。在实验报告中简要地说明实验原理，画出实验电路图，在实验报告相应的位置附上实验中的仿真结果和波形。系统的组成状态东西方向南北方向时间S0绿灯亮红灯亮30SS1黄灯闪红灯亮2SS2红灯亮绿灯亮30SS3红灯亮黄灯闪2S所以同一方向上红绿黄的比例为16:15:1.方法论证:方案一：基于时钟数字芯片电路 利用时钟数字芯片产生时钟信号，用计数器芯片及常用门电路构建交通灯状态机电路。方案二：
3、基于单片机的交通灯利用单片机作为控制系统，通过编程实现对交通灯时序的控制。电路原理简介:1.555定时器组成时序.2. 分析系统的逻辑功能，画出其框图.3. 画出交通灯控制系统的ASM（算法状态机）图.控制器状态信号灯车道运行S0东西绿,南北红东西通车S1东西黄,南北红东西通车S2东西红,南北绿南北通车S3东西红,南北黄南北通车4.单元电路的设计定时器定时器由与系统秒脉冲同步的计数器构成，要求计数器在状态转换信号ST作用下，先清零，然后在时钟上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模2的定时信号TY和模30的定时信号TL。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
4、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2所示： 表2输 入输 出现 态状态转换条件次 态状态转换信号 TL TY ST0 00 00 10 11 11 11 01 00 X1 XX 0X 10 X1 XX 0X 10 0 0 1 0 11 1 1 11 0 1 00 001010101根据转换表可得：Q1*=Q1Q0Ty+Q1Q0+Q1Q0TyQ0*=Q1Q0Tl+Q1Q0+Q1Q0TlST=Q1Q0Tl+Q1Q0Ty+Q1Q0Tl+Q1Q0Ty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、乙车道上的6个信号灯的工作状态。控制器的状态编号与
5、信号灯控制信号之间的关系如表3所示。 表3Q1Q0AG AY ARBG BY BR000111101 0 00 1 00 0 10 0 1 0 0 1 00 11 0 00 1 0根据表格可得：AG=Q1Q0 AY=Q1Q0 AR=Q1BG=Q1Q0 BY=Q1Q0 BR=Q1单元电路设计:1、脉冲发生器的设计以555定时器接外接电路形成多谢振荡器，发出频率为1Hz的脉冲信号，用作计数器及D触发器的clk信号。555定时器引脚图如图1所示，由脉冲频率公式：f=1（R1+2R2）C2要使f=1Hz，可选择R1=55K，R2=47K，C=10F但在仿真过程中,为了是结果更为明显,此处电容才用100
6、nf，让频率变大。2、计数电路的设计用74ls163为计数器，74ls163为四位的二进制加法计数器。3、控制电路的设计用一个双数据选择器74ls153对TL及TY信号进行选择，输出控制清零信号ST；另一个74ls153与一个双D触发器74ls74相接，形成控制亮灯信号Q1、Q0。74ls153、74ls74。4、显示电路的设计利用表3数据，可得AG=Q1Q0 AY=Q1Q0 AR=Q1BG=Q1Q0 BY=Q1Q0 BR=Q1则可得显示电路为下图；六、总设计电路图七、实验数据整理及结果分析绿灯(G1)和红灯(RED1)的波形：绿灯（G1）和黄灯(Y1)的波形:实现了：1. 东西方向绿灯亮，南
7、北方向红灯亮。时间30s； 2. 东西方向黄灯闪烁，南北方向红灯亮。时间2s；3. 东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。时间30s；4. 东西方向红灯亮，南北方向黄灯闪烁。时间2s；5. 返回1，继续运行。八、设计过程中的问题及解决方案 1、画好电路图，在用Multisim软件仿真时候出现不少问题。 （1）脉冲频率问题 用公式f=1（R1+2R2）C2得出的频率为1Hz，但在Multisim软件中用示波器根本无法显示明显的脉冲。但将频率设置为100Hz左右时便可得脉冲。但在焊电路板时候，仍然要用1的元件连接电路。（）清零信号问题当我将清零信号接在的CLR上的时候，发现无法进行正常清零。用示波器显示，发现接在第二片上的信号脉冲宽度太窄，无法实现清零。于是我试着用了个触发器，效果不错，但明显增加了器件，我又试着将信号接在LD上，发现能够实现清零。九、实验结论由555多谐振荡器和计数器电路可以产生任意周期及占空比的矩形波周期信号。在电路不太复杂时，可以由门电路实现简单的控制。*;