—数字电子技术。
题目： 交通灯系统的设计。
院系： 机电工程学院
专业： 2012级电子科学与技术
学号： 20120661125
学生姓名： 沈志亮。
指导教师： 陈金兰。
起止日期： 2024年 3月10日——2024年 3月14日。
目录。一、设计任务 1
二、设计方案 1
三、各单元电路设计 3
四、电路的安装与调试 7
五、课程设计总结与体会 7
参考文献 7
附录 8交通灯系统的设计。
通过交通灯控制电路设计，使我们掌握时序逻辑电路的工作原理，多谐振荡器的电路的构成、工作原理和设计方法，训练我们的动手能力，培养独立解决问题的能力，为今后电路设计和电类后续课程的学习奠定基础。
1． 设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒；
2． 要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；
3． 黄灯亮时，要求每秒钟黄灯闪亮一次 。
方案1：用单片机技术来实现交通灯控制，采用单片机at89c51来设计并制作，这种方案的硬件较少，基本上硬件没什么难度，用单片机来实现交通灯控制是最容易实现的，而且该电路可靠性也很高。
方案2： 用数电电子技术来实现交通灯控制。
交通灯控制系统主要由控制器、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。
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。
结构图：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）甲车道黄灯亮，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，乙车道上未过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。
数据结构：方案3：采用max7000s系列的epm128l_7芯片设计。
采用这种设计主要就在芯片使用，但是所使用的芯片比较贵，并且软件的设计比较大，而且对软件的设计需要借助一定的工具，然而使用这种逻辑编程的工具很贵。
通过对以上两种方案的可行性的比较，方案1要求设计者要有单片机编程知识，遗憾的是我刚刚开始学习单片机，对单片机知识还未有深刻掌握，为了加深对数电知识的理解和掌握，此次设计我选择方案2，用数电电子技术来实现交通灯控制。
1. 总电路图。
图3 交通灯电路。
秒脉冲发生器的设计。
利用ne555定时器构成多谐振荡器为电路提供秒脉冲。
t1=0.7*（r1+r2）*c
0.7*(68+10*10^(-3))*1=0.581s
t2=0.7*r2*c
0.7*68*10^(-3)*1=0.476s
t=t1+t2=0.581+0.476=1.057s
定时器的设计。
定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，计数器在状态信号st作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模25的定时信号tl，模5的定时信号ty，计数器选用集成电路74ls163进行设计较简便。
控制器的设计。
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制信号灯工作状态的转换。选用两个d触发器74ls74做为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为tl和ty，当控制器处于q1n+1q0n+1＝ 00状态时，如果tl＝ 0，则控制器保持在00状态；如果tl＝01，则控制器转换到q1n+1q0n+1＝ 01状态。这两种情况与条件ty无关，所以用无关项"x"表示。
其余情况依次类推，就可以列出了状态转换信号st。
根据以上方程，选用数据选择器 74ls153来实现每个d触发器的输入函数，将触发器的现态值加到74ls153的数据选择输入端作为控制信号．即可实现控制器的功能。
译码电路的设计。
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6个信号灯的工作状态，表中a、b代表甲、乙车道。
由秒脉冲发生器产生的周期性变化clk脉冲，一部分送给了定时器的74ls163芯片，另一部分送给了控制器的74ls74芯片。在脉冲st同时加到定时器74ls163芯片的情况下，通过芯片74ls10将会输出ty、ty非，tl、tl非。即ty和ty非放大的结果是秒脉冲的5倍，tl和tl非放大的结果是秒脉冲的25倍。
前者输出的信号是后者的1/5。将定时器输出的ty和ty非，tl和tl非分别作用于控制器的芯片74ls153中，在clk脉冲置于芯片74ls74中会输出高低变化的电平。再通过电路中的指示灯和200欧的电阻从而得到交通灯的逻辑电路，这种电路的结果最终通过小灯的正常闪烁来实现。
运用。通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关电子线路方面的知识，在设计过程中虽遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过自己亲手实践，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。这次课程设计虽然失败了，虽然不能实现其预期的功能，但在这次的设计仍旧十分有意义，不但培养了我的设计思想，设计理念，还培养了我的动手能力，以及解决问题的能力。
在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导和同学的帮助下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会极大人的认可。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了proteus和ad软件的使用方法，了解了红绿灯的实际控制过程，以及如何提高电路的性能等等。
我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
1] 郭永贞等。 数字电路实验与eda技术。东南大学出版社，2024年：:203~206
2] 曹汉房等。 数字电路与逻辑设计，华中科技大学出版社，2024年：327~330
3] 阎石主编。 数字电子技术。[m]北京：高等教育出版社，2024年。
3] 戴伏生主编．基础电子电路设计与实践．[m]北京：国防工业出版社，2024年。
4] 谭博学主编．集成电路原理与应用．[m]北京：电子工业出版社，2024年。
电路总图。实物图。
器件清单表。
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