电子线路与设计课程设计说明书
题目交通灯控制器
专业班级电信2班
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学号
目录
一、课程设计目的和要求 (1)
二、设计方案和基本原理 (1)
2.1课程设计方案 (2)
2.2课程设计原理 (3)
三、电路设计 (4)
3.1单元电路设计 (4)
3.2输出指示灯状态设计 (5)
3.3显示电路的改进 (5)
3.4主电路设计 (6)
3.5整体电路图及工作原理 (7)
3.6元件清单 (9)
四、电路调试 (10)
五、设计小结 (10)
5.1心得体会 (10)
5.2作品展示 (12)
六、参考文献 (13)
一、课程设计目的和要求
要求实现逻辑功能，在1-3状态循环。
1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间20s。
2、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间20s。
3、红绿灯变换3秒前，黄灯处于闪烁状态，红绿灯变换后黄灯熄灭。
4、采用两位数码管显示时间倒计时，倒计时结束红绿灯自动变换。
二、设计方案和基本原理
2.1课程设计方案
方案一
①、S1-S3使用2个SR锁存器，设置00，01，10三个状态，这三种状态恰恰对应电路中S1、S2、S3三种状态。
②、采用74LS74与外围元件构成脉冲发生器，用于产生脉冲信号。
③、使用4个JK触发器，实现4位计数，作为倒计时显示电路用。
④、采用2个CD4511和2个七段数码管作为倒计时显示电路。
方案二
①、由D触发器74LS74与外围元件构成单稳态电路，用于S1、S2状态切换（S1、S2正好是相反的状态）。D触发器是边沿触发器，能够实现5、6管脚同时转换，即东西路和南北路的同时变换。
②、黄灯闪烁电路
可以采用NE555振荡电路实现，接收到控制端的信号，NE555的第4管脚得电开始工作，第三脚可输出脉冲信号，并且调整C6或R23可以改变闪烁频率。
③采用74LS192作为倒计时控制器件，其输出端可直接作为信号灯变化信号。
方案对比
综合考虑，为使电路简化、运行稳定，选用方案二。
2.2课程设计原理
任务要求实际上就是3个状态，不妨设：
S1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间20s ； S2、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间20s ； S3、黄灯闪烁，时间3s 。
【表1】
主电路状态与指示灯状态转换
注:R ，G ，Y ＝红，绿，黄灯。
根据【表1】可知，设计电路只需要3组输出端控制指示灯，指示灯都是以2个或4个一组。总计需要1234=⨯个灯。
三、电路设计
3.1单元电路设计
总体模块设计▲
1、时钟模块：采用NE555和RC电路组成振荡电路，产生1HZ时钟信号。
2、计时器模块：使用2个带预置数的十进制计时器74LS192构成20秒倒计时计时器。
3、显示模块：采用2个CD4511作为译码器，将74LS192输出的二进制数转化为BCD码，通过七段数码管显示出具体数值。
4、红绿灯转换模块：D边沿触发器和其他元件构成单稳态触发器，每接收一个脉冲，红绿灯即交替一次。
5、黄灯闪烁模块：NE555构成振荡电路，检测到03 02 01时，输出脉冲信号，黄灯处于闪烁状态。
3.2输出指示灯状态设计（显示电路）
按照【表1】，画出显示电路设想控制电路，如上图，这个电路有5个输入端，只要按照要求输入信号，可以达到设计要求。
3.3显示电路的改进
由设想电路和状态表可以看出南北路红灯和东西路绿灯总是同时点亮和熄灭，南北路
绿灯和东西
路红灯也总
是同时电路
和熄灭，因
此电路的输
入控制端可
以简化为3
个，如右图
所示。
3.4主电路设计
①、主电路实现S1→S2→S3状态的转换，
↑↓
②、电路转换条件是时间，电路中需要时钟控制，即时序逻辑控制电路。
③、实现S1＝20S，S2＝3S，S3＝20S
3.5整体电路图及工作原理
1．总原理图电路完整工作过程描述（总体工作原理）
3、74LS192工作状态以及状态分析
74LS192工作状态（个位）
注：不填＝0
74192(2)工作状态（十位）
注：不填＝0
（1）计数模块值为01 02 03时，黄灯闪烁，根据上面表格可以看出对于个位,若B 值是低电平有效则有： B=3Q +2Q
对于十位数，则 B=1Q +0Q
因此B=3Q （个位）+2Q （个位）+1Q （十位）+0Q （十位）
在电路中可采用4个二极管1N4148（电路图中的D1、D4、D5、D6）作为或门电路。
（2）计数模块为00时，红绿灯交替，这个功能可以不按照真值表来实现，因为74LS192有借位输出端，作用是当倒计时数值变为0时，借位会输出低电平，所以只要个位和十位借位输出端都是0，则意味着此时计数器为00，控制原理即为借位输出端控制20秒复位和红绿灯交替变换即可。
3.6元件清单
四、电路调试
仿真使用multisim软件。由于本电路结构复杂，元件繁多，难以一步到位、调试成功，为了更容易达到仿真效果，可以采用分步调试的方法。
1、当计数器显示00时候，红绿灯交替变换。
