课程名称： 数字电子技术
设计题目： 交通灯控制电路设计
院系。班级：
设计者。学号。
指导教师。设计时间：
信息技术学院。
昆明学院课程设计（大作业）任务书。
姓名院（系）：
专业学号：任务起止日期：
课程设计题目：
交通灯控制电路设计。
课程设计要求：
完成一个交通灯控制的电路设计、系统**，实现以下功能：
1）用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
2）当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。
3）主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计30s和20s计时显示电路。
4）在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，设置5s计时显示电路。
工作计划及安排：
1、查阅资料。分析比较、选择设计方案；
2、总体设计。设计计算、元件选取、绘制电路原理图；
3、软件**。利用proteus软件构建电路，进行虚拟**；
4、调试。利用proteus软件的调试工具进行分块调试、整机联调；
5、故障排除。根据调试过程**现的问题，逐一查找原因，排除故障，使电路达到设计要求；
6、撰写课程设计报告。要求写出设计思路、工作原理，画出电路结构框图，绘出电路原理图，给出设计参数及调试电路数据，分析设计中遇到的问题和解决方法及设计心得体会。
指导教师签字年月日。
课程设计（大作业）成绩。
学号姓名指导教师：
课程设计题目： 交通灯控制电路设计。
总结：开始拿到题目的时候，不知道怎么去做，因为自己对这门课的设计都不是很会，对很多器材的功能都不是很清楚，所以做得特别认真。从收集资料到设计电路再到**一共用了一天多的时间。
连接**电路也用了一天多的时间才做好，用了一天的时间进行调试。
通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。现在设计已经做好了，虽然花了很多的时间，但学到了很多东西。做课程设计的时候，自己把整个书本都看了几遍，再加上查阅相关资料和询问老师及同学，增强了自己对知识的理解，很多不是很懂的问题现在都已经一一解决了。
在课程设计的过程中，我想了很多种方案，对同一个问题(像计数器的接法)都想了很多种不同的接法，最后还是采取了最后选择的这种方法进行连接。熟悉了**软件的使用，培养了我对数字集成电路应用方面的综合实践技能，掌握综合运用理论知识以解决实际问题的能力。通过电路设计、安装、调试、整理资料、答辩等环节形成独立思考问题的能力，并培养了我的创新能力和自主学习的能力：
如查阅资料、懂得如何根据需要选择器件等。
指导教师评语：
成绩：填表时间指导教师签名：
为了熟悉数字电子技术课程，学习proteus软件的使用，以及锻炼自主动手能力能力，掌握多功能数字钟的工作原理，掌握基本逻辑门电路、译码器、数据分配器、数据选择器、数值比较器、触发器、计数器、锁存器、555定时器等常用数字电路的综合设计方法，熟悉用proteus软件进行数字电路**设计的方法。
完成一个交通灯控制的电路设计、系统**，实现以下功能：
1) 用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
2) 当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。
3) 主支干道交替允许通行，主干道每次放行25s、支干道25s。设计25s和25s计时显示电路。
4) 在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，设置5s计时显示电路。
本交通灯设计主要由秒脉冲发生器、定时器、控制器、译码显示电路组成。秒脉冲发生器由ne555产生脉冲，定时器由74ls160实现，控制器由74ls153和74ls74组成，译码电路采用74ls48和七段数码管来显示。控制器通过st信号对定时器进行控制，从而显示红黄绿灯的转换。
设计分析如下：
1) 组装调试秒脉冲电路。
2) 进行定时电路的组装和调试。当输人1hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行增计时，当增计时到25时，能输电有效的定时时间到信号。
3) 调试交通灯控制器以及显示部分。
4) 判断各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。
集成电路：ne55—1片 74ls160—2片 74ls08—2片 74ls04—2片
74ls153—2片 74ls74—2片 74ls48—2片 5106as—2片
74ls20—1片（74ls04芯片含有4个非门芯片同上）
电阻： 200欧姆—9个 15k欧姆—1个 68k欧姆—1个
电容： 0.01uf—1片 10uf—2片。
其他：发光二极管—6个。
1. 用数电电子技术来实现交通灯控制：
交通灯控制系统的原理框图如图1-1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。秒脉冲发生器是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。
图中：（定时器到控制器之间的箭头从左至右表示tl 、ty 、st）
tl: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，tl=1，否则，tl=0。
ty：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，ty=1，否则，ty=0。
st：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。
图1-1 系统的原理框图。
2. 交通灯控制器的asm 如图1-3所示。
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，控制器发出状态信号st，转到下一工作状态。
2) 乙车道黄灯亮，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。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已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器进行控制的。设控制器的四种状态编码为，并分别用s0、s1、s3、s2表示，则控制器的工作状态及功能如表所示，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，并作如下表1-2规定：
表1-2由此得到交通灯的asm图，如图1-3所示。设控制器的初始状态为s0（用状态框表示s0），当s0的持续时间小于25秒时，tl=0（用判断框表示tl），控制器保持s0不变。只有当s0的持续时间等于25秒时，tl=1，控制器发出状态转换信号st（用条件输出框表示st），并转换到下一个工作状态。
图1-3 交通灯的asm图。
秒脉冲发生器由ne555电路及外围电路组成，其中r8=15k、r9=68k,c3=10uf的电阻电容值决定了脉冲宽度。既t=(r8+2r9)c2ln2当t=1s，即可凑出r8、r9、c3其中c3=0.01uf是为了保持输出的波形的稳定。
如图1-4所示， r9=68k、c3=10uf组成一个串联rc充放电电路，在ne555的7脚上输出一个方波信号，c3上得到一个三角波。此三角波送到ne555的2脚输入端。由ne555内部的比较器和门电路共同作用，维持7脚上的方波信号和3脚上的输出方波。
图1-4 秒脉冲发生器原理图。
秒脉冲还可以由芯片cd4060和74ls74及其外围电路构成，该电路选用石英晶体结构成振荡器，在经过分频电路得到秒脉冲。振荡器的频率越高，计时精度越高。。因此，该设计选着由集成电路定时器555与rc组成的多谐振荡器来产生秒脉冲。
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