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1、 課程設(shè)計(jì) 交通燈控制器設(shè)計(jì) 課 程 數(shù)字電子技術(shù) 班 級(jí) 函授專升本電氣12 姓 名 金文俊 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 周巧儀 山東建筑大學(xué) 二O一二年十二月 目錄 第一章 引言 1 1設(shè)計(jì)目的 1 2設(shè)計(jì)任務(wù) 1 3設(shè)計(jì)原理 1 第二章 交通燈工作原理 3 第三章 單元電路設(shè)計(jì) 4 1 主控電路 4 2 定時(shí)器 5 3 交通信號(hào)燈 8 1）主要黃燈 8 2）主要綠燈 8 3）主

2、要紅燈 10 4) 次要黃燈 11 5) 次要綠燈 12 6) 次要紅燈 13 7) 整個(gè)交通燈控制系統(tǒng)的布局 14 第四章 結(jié)論 14 第五章 致謝 15 第六章 參考文獻(xiàn) 15 第一章 引言 1、設(shè)計(jì)目的 在城鎮(zhèn)街道的十字交叉路口，為了保證交通秩序和行人安全，一般在每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號(hào)燈，其中紅燈亮，表示該條道路禁止通行；黃燈亮表示該條道路上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行；綠燈亮表示該條道路允許通行。交通燈控制電路自動(dòng)控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮各種車輛和行人安全通行，實(shí)現(xiàn)十字路口交通管理的自動(dòng)化。

3、并且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 2、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)主要街道和次要街道十字路口的交通燈控制器。當(dāng)主要街道綠燈亮6秒時(shí)，次要街道的紅燈亮；接著主要街道黃燈亮2秒，次要街道的紅燈仍然亮；緊接著次要街道的綠燈亮3秒，這時(shí)主要街道紅燈亮；然后次要街道的黃燈亮1秒，主要街道紅燈仍然亮；最后主要街道綠燈亮，次要街道變紅燈，依此順序循環(huán)控制。 3、設(shè)計(jì)原理 根據(jù)以上要求可

4、知主要街道從綠燈亮到下一次綠燈亮共需12秒，由上述要求可列出這六個(gè)燈的真值表，如表所示，其中MG、MY、MR、CG、CY、CR分別表示主要街道的綠燈、黃燈、紅燈，次要街道的綠燈、黃燈、紅燈。各燈的邏輯表達(dá)式可由卡諾圖獲得。因?yàn)橐淮窝h(huán)需要12秒，所以輸入端可應(yīng)用74163芯片來(lái)完成時(shí)間上的控制。74163與74161一樣，也是十六進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，所不同的是，它的清零端為同步清零方式。 第二章 交通燈工作原理 交通燈定時(shí)控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。它主要由主控部分、倒計(jì)時(shí)

5、控制部分和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中倒計(jì)時(shí)控制部分和主控部分的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)器和譯碼器的工作。 圖1 第三章 單元電路設(shè)計(jì) 1、主控電路 主控電路圖2如下： 圖2 示波器上顯示的波形圖如下圖3所示： 圖3 2、定時(shí)器 通過555芯片按一定的線路接上不同的電阻和電容就可產(chǎn)生周期不的方波脈沖，即不同的頻率脈沖。課程設(shè)計(jì)需要秒脈沖，利用的2個(gè)電容，2個(gè)電阻。 555電路的工作原理 555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖4所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器

6、，一個(gè)放電開關(guān)管T，比較器的參考電壓由三只 5KΩ的電阻器構(gòu)成的分壓器提供。它們分別使高電平比較器A1 的同相輸入端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為和。A1與A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過參考電平時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電開關(guān)管截止。 是復(fù)位端（4腳），當(dāng)＝0，555輸出低電平。平時(shí) 端開路或接VCC 。

7、 (a) (b) 圖4 555定時(shí)器內(nèi)部框圖及引腳排列 VC是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出作為比較器A1 的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另

8、一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01μf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來(lái)的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。 T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻放電通路。 555定時(shí)器主要是與電阻、電容構(gòu)成充放電電路，并由兩個(gè)比較器來(lái)檢測(cè)電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關(guān)管的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)十分鐘的延時(shí)電路，可方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。 脈沖產(chǎn)生電路圖5如下： 圖5 示波器上顯示的波形圖如下圖6所示： 圖6 3、交通信號(hào)燈 1）主要黃燈 根據(jù)設(shè)計(jì)原理中的真值表可列

9、出如下的卡諾圖。 BA DC 00 01 11 10 00 01 1 1 11 10 根據(jù)卡諾圖列出公式為：CB，從而設(shè)計(jì)出電路圖。 示波器上顯示的波形圖如下圖7所示： 圖7 2） 主要綠燈 根據(jù)設(shè)計(jì)原理中的真值表可列出如下的卡諾圖。 BA DC 00 01 11 10 00 1 1 1 1 01 1 1 11 10 根據(jù)卡諾圖列出公式為：+=（+），從而設(shè)計(jì)出電路圖。 示波器上顯示的波形圖如下圖

10、8所示： 圖8 3) 主要紅燈 根據(jù)設(shè)計(jì)原理中的真值表可列出如下的卡諾圖。 BA DC 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 設(shè)計(jì)出電路圖，如下圖： 示波器上顯示的波形圖如下圖9所示： 圖9 4) 次要黃燈 根據(jù)設(shè)計(jì)原理中的真值表可列出如下的卡諾圖。 BA DC 00 01 11 10 00 01 11 10 1 根據(jù)卡

11、諾圖，從而設(shè)計(jì)出電路圖。 示波器上顯示的波形圖如下圖10所示： 圖10 5) 次要綠燈 根據(jù)設(shè)計(jì)原理中的真值表可列出如下的卡諾圖。 BA DC 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 根據(jù)卡諾圖列出公式為：D+D=D (+)，從而設(shè)計(jì)出電路圖。 示波器上顯示的波形圖如下圖11所示： 圖11 6) 次要紅燈 根據(jù)設(shè)計(jì)原理中的真值表可列出如下的卡諾圖。 BA DC 00 01 11 10 00 1 1 1 1 01 1 1

12、 1 1 11 10 根據(jù)卡諾圖列出公式為：DBA，從而設(shè)計(jì)出電路圖 示波器上顯示的波形圖如下圖12所示： 圖12 7)整個(gè)交通燈控制系統(tǒng)的布局 第四章 結(jié)論 我從對(duì)交通燈的設(shè)計(jì)中更好的學(xué)習(xí)到關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)。在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了很多的困難，也有很多的不懂，通過一步步的設(shè)計(jì)，不斷的查閱資料，向同學(xué)、老師進(jìn)行請(qǐng)教。然后去解決問題，突破困難。并能從設(shè)計(jì)的過程中培養(yǎng)和鍛煉了我的寫作能力以及一些專業(yè)能力。 我本次的課程設(shè)計(jì)是數(shù)字電子交通燈。通過本課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步地加深和

13、了解所學(xué)的理論知識(shí)，也給我提供了一個(gè)獨(dú)立思考問題的平臺(tái)，以至于能提高我對(duì)所出現(xiàn)問題的綜合分析、判斷、解決的能力，為以后所出現(xiàn)的類似情況做鋪墊和建立基礎(chǔ)，可達(dá)到得心應(yīng)手的效果。同時(shí)培養(yǎng)了我收集資料和調(diào)查研究的能力,一定的方案比較、論證的能力,一定的理論分析與設(shè)計(jì)運(yùn)算能力,進(jìn)一步提高應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖的能力以及編寫編制能力，為了以后的實(shí)習(xí)奠定一定的基礎(chǔ)。 第五章 致謝 經(jīng)過了一段時(shí)間關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，在即將結(jié)束這個(gè)課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，我最想感謝的周巧儀老師。由于剛開始對(duì)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的不理解，所以產(chǎn)生了很多問題，有很多不明白的地方，正是因?yàn)橹芾蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，還有同學(xué)們不停反復(fù)的幫助，才能使我更深入的了解。對(duì)于您教誨的苦心，我無(wú)比感激，并將銘記于心！ 在我做數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的課程設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料，設(shè)計(jì)方案的確定和修改，繪出電路圖等整個(gè)過程中都給予我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩周老師的專業(yè)水平外，您的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)。 第6章 參考文獻(xiàn) 1、 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).5版.北京:高等教育出版社，2006. 2、 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分.5版.北京：高等教育出版社，2006. 3、 王楚.數(shù)字邏輯電路.北京：高等教育出版社，1999. 4、 馮毛官.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000.