电子技术课程设计报告书
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哈尔滨理工大学
电子技术课程设计报告书
咗幺礁理尊
Harbin University Of Science And Technology
题 目: 学 院:
专业班级: 学
号: 姓 名: 指导教师:
2010年上学期
交通信号灯控制系统设计报告
一．实验目的 交通灯控制系统
电气与电子工程学院 1. 掌握综合应用数电理论知识和中规模集成电路设计方法
2. 掌握调试及电路主要技术指标的测试方法。
3 了解交通灯管理的基本工作原理。 二、交通灯控制器任务及要求 1、能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态 用两组红、黄、绿三色灯作为两个方向的红、黄、绿灯。 2、能实现正常的到计时功能 用两组数码管作为东西和南北方向的到计时显示，主干道每次放行（绿灯） 60 秒，支干道每次放行（绿灯） 45 秒，在每次由绿灯变成红灯的转换过程中，要 亮黄灯 5 秒作为过渡。
3、能实现特殊状态的功能（选做）
（ 1〉按 sl 键后，能实现特殊状态功能：
（2）显示到计时的两组数码管闪烁；
（3）计数器停止计数并保持在原来的状态：
（4）东西、南北、路口均显示红灯状态：
（5）特殊状态解除后能继续计数。
4、能实现总体清零功能：按下该键后，系统实现总清零，计数器由初始状态计 数，对应状态的指示灯亮。
5、完成电路全部设计后，通过实验箱验证设计课题的正确性。 三．比较和优选设计方案
1．方案 1：利用单片机来设计
1 ） 显示界面 该系统要求完成倒计时、状态灯等功能。
完全采用数码管显示。这种方案虽只显示有限的符号和数码字苻，但是完全胜 任题目要求。
2 ）输入 ： 题目要求系统能手动设灯亮时间、紧急情况处理。直接在 IO 口线上接上按键开 关。因为设计时精简和优化了电路， 所以剩余的口资源还比较多， 我们使用四个
按键，分别是 K1、K2、 K3、K4。 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的 I/O 口就可实现， 且本身的计数器及RAM已经够用。
3）输出：
控制发光二极管，来表示红绿灯的亮灭，及山烁。
系统由单片机系统、键盘、 LED 显示、交通灯演示系统组成。
方案 2： 利用中规模集成芯片来实现。其中信号灯的亮灭有三种可选方案：
1） 利用 74LS161：
2） 利用存储器：
3） 利用扭环循环控制。 方案选择：由于这次实验是电工电子实验。利用方案 1 不太满足要求。方案 2 中利用扭环循环控制信号灯的亮灭， 不容易实现特殊功能状态； 利用存储器需 要对芯片编码， 有时会出现编码混乱的情况， 这样会造成电路检测的不便。 因 此选用 161 控制信号灯的亮灭，较为合适。
四．系统框图及说明 ：
1、分析系统的逻辑功能，画出其框图
交通灯控制系统的原理框图如下图所示。 它主要由计时电路、 主控电路、 信号 灯转换器和脉冲信号发生器组成。 脉冲信号发生器用的是 555定时器；计时计数 器是由74LS192来完成、输出四组驱动信号TO和T3经信号灯转换器（4片7448） 来控制数码显示器显示， 主控电路是系统的主要部分， 由它控制信号灯转换器的 工作。
（图 1-1）
2、信号灯转换器
两方向车道的交通灯的运行状态共有 4种 主干道译码 支十道译码
上控电路
进制转换
主干道显示
脉冲发I器 ＞状态转换
f 支干道显示 ，如图1-2所示
•
00
ooe • OO
状态0
支干道
绿灯亮
OO#
OOO
状态2
主干道
绿灯亮
OOO • OO
OOO
eoo OOO
ooe
图1-2 状态1
支干道
黄灯亮
道冼0 TJ 火 ) 主信号灯状态与车道运行状态如下:
so：支干道车道的绿灯亮,
S1:支干道车道的黄灯亮,
S2：支干道车道的红灯亮, • 00
车道通行，主干道 车道的红灯亮，车道禁止通行
车道缓行，主干道 车道的红灯亮，车道禁止通行
车道禁止通行，主干道车道的绿灯亮，车道通行
S3：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，主干道 车道的黄灯亮，车道缓行
G1=1:主干道绿灯亮
丫1=1:主干道车道黄灯亮
R1=1:主干道车道红灯亮,
G2=1 :支干道车道绿灯亮 丫2=1 :支干道车道黄灯亮
R2=1:支干道车道红灯亮,
显然，这是一个二位二进制计数器。可采用中规模集成计数器 法计数器构成状态控制器，电路如图14
Q o
背T 5
EP
74LS161 TG
CP CR Da Ds D. % 1匸 74LS161加 图1-3信号灯的工作顺序流程 图1-4用中规模集成计数器74LS161构成状态控制器
表一 74LS161的功能表
CLR LOAD ENP ENT CLK A R D C QA QR QC QD
'：｝ X X X r x X X X X 0 0 0 0
1 0 0 0 POS X X X X A B C D
1 1 1 1 POS X X X X Count
1 1
1 X
P X X X X X QAO QBO QCO QDO
1 1 X 1 X X X X X QAO QBO QCO QDO
设状态编码为：SO^OOOO S1=OOOJ S2=0010 S3=0011,则苴状态表为:
3 •状态译码器的设计
主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态。 它们之间的关系见真值表1。对于信号灯的状态，“ 1表示灯亮，“ 0”示灯灭。
表1-2 状态编码与信号灯关系表
状态控制器输出 主干道信号灯 支干道信号灯
QB QA R1 Y1 G1 R2 Y2 G2
0 0 1 0 0 0 1 0
0 1 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 1 0 0
1 1 0 0 1 1 0 0
电路接法如下:
现选择半导体发光二极管模拟交通灯，门电路输出高电平时，点亮相应的发光二极管。
4. 主干道计时电路
1）原理：通过74LS192（2片）采用串行异步整体置数级连和下一个状态的 相应控制来分别实现60秒、5秒、50秒。通过7448（ 2片）译码器和数码管的 连接的连接实现几个灯时间的显示。
2）.原器件的选择及参数：
若选集成计数器74LS192（ 2片），采用异步整体置数。译码器 7448
（2片）、7段数码管（2个）等。
表1-3 7448状态表
注：本系统设计用的是
计数器（0-9），因此7447的后面几个状态没必要写出。
表1-4状态编码与时间关系表
开关（s） A B C 时间（T）
1 1 0 0 60
2 0 1 0 5
3 0 0 1 50
3）•电路接法如下:
SST 74LS19 十谨救 输入 EI/RBO 输出
或功能 LT RBI D C S A a b c d
f s
0 H H 0 0 0 0 H 1 1 1 1 1 1 0
1 H K o a a 1 H 0 1 1 0 □ 0 □
2 H X o a i o H 1 1 0 1 1 0 1
3 H X (J 口 】1 H 1 1 1 1 □ 0 I
4 H X 0 10 0 H 0 1 1 0 0 1 1
5 H K 0 10 1 H 1 0 1 1 □ 1 1
6 H X 0 110 H 0 0 1 1 1 1 1
7 H X 0 111 H 1 1 1 0 ci 0 0
8 H X 10 0 0 H 1 1 1 1 1 1 1
9 E K i a a i H 1 1 1 0 a 1 1 显示时间+支干道黄灯显示时间、否则会出现交通混乱现象。另外、 3个开关
（s1,s2,s3在分图的连接中作为选择时间，而在总图中，应该连接到相应的显 示灯上。
5. 支干道计时电路
1）原理:
通过74LS192（2片）采用串行异步整体置数级连和下一个状态的相应控制
来
分别实现45秒、5秒、65秒。通过7448 （2片）译码器
和数码管的连接的连接实现几个灯时间的显示。
2） .原器件的选择及参数：
若选集成计数器74192 （2片），采用异步整体置数。译码器7448 （2片）、 7段数码管（2个）等。基本上与主干道计时电路一样。
3） .电路接法如下：
