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1、题目交通通信号灯灯自动控控制电路路设计班级088环境工工程（11）班学号2000811022201112姓名廖勇勇指导鲁老老师 时间_ 220100年6月月18日_景德镇陶陶瓷学院院电工电子子技术课程程设计任任务书姓名_廖勇_班级 _08环环工（11）班_指指导老师师鲁老师设计课题题：交通通信号灯灯自动控控制电路路设计设计任务务与要求求设计要求求：1、设计计交通信信号灯自自动控制制电路。要要求东西西方向以以及南北北方向两两条交叉叉道路上上的车辆辆能够交交替通行行，东西西方向和和南北方方向上的的通行时时间都是是20ss，即绿绿灯亮灯灯时间为为20ss。2、交通通灯工作作在白天天时，要要求每次次绿
2、灯变变为红灯灯的时候候都有44s 的的黄灯亮亮，作为为过渡。交交通灯自自动控制制电路按按照下面面的模式式进行循循环运行行。3、交通通灯工作作在夜间间时，要要求东西西方向以以及南北北方向的的黄灯每每秒钟都都闪烁一一次。4、交通通灯的选选择，我我们分别别用红黄黄绿发光光二极管管作为信信号灯，来来进行模模拟试验验。 5、设计计驱动以以及模拟拟显示电电路。6、设计计直流稳稳压电源源电路，要要求将2220VV 的交交流电设设计成为为5V 的直流流稳压电电源。 7、设计计脉冲电电路，用用分频器器将1 秒脉冲冲进行分分频。 8、根据据白天，夜夜间不同同工作模模式，将将电路设设计成为为一个能能够变换换白天，夜
3、夜间两种种工作状状态的电电路。设计步骤骤1、 查阅相关关资料，开开始撰写写设计说说明书；2、 先给出总总体方案案并对工作作原理进进行大致致的说明明；3、 依次对各各部分分分别给出出单元电电路，并并进行相相应的原原理、参参数分析析计算、功功能以及及与其他他部分电电路的关关系等等等说明；4、 列出标准准的元件件清单；5、 总体电路路的绘制制及总体体电路原原理相关关说明；6、列出出设计中中所涉及及的所有有参考文文献资料料。设计说明明书字数数不得少少于30000字。参考文献献1 童诗白白 华成成英 模模拟电子子技术基基础 高等教教育出版版社 2 阎石 数字字电子技技术基础础 高高等教育育出版社社3 罗
4、杰 谢自美美 电电子线路路 电电子工业业出版社社 4 刘修文文 实实用电子子电路设设计制作作3000 例 中国电电力出版版社 目录1、 总体方案案与原理理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12、 时序电路路和组合合逻辑电电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . .23、 秒脉冲振振荡器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94、 模拟显示示及驱动动
5、电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105、 直流稳压压电源. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1116、 总体电路路原理相相关说明明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1227、 总体电路路原理图图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6、 . . . . . . . . . . .138、 元件清单单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149、 参考文献献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15510、设设计心得得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7、 . . . . . . . . . . 161、 总体方案案与原理理说明随着社会会的进步步，工业业进程的的不断加加深，汽汽车作为为最方便便的交通通工具已已经进入入了万千千普通家家庭，在在他带来来方便的的同时也也产生了了许多问问题，尤尤其是它它造成的的城市交交通堵塞塞问题很很严重。为为了有效效地指挥挥城市交交通，减减少交通通事故的的发生，利利用数字字逻辑电电路设计计的红绿绿灯可以以有效地地指挥城城市交通通，减少少交通事事故的发发生。 采用数数字电路路队交通通灯控制制电路，提提出使用用交通灯灯控制电电路用数数字信号号自动控控制十字字路口用用两组红红黄绿交交通灯的的状态转转换方法法，指挥挥各种车车
8、辆和行行人安全全通行实实现十字字路口交交通管理理的自动动化，本本次课程程设计能能用来完完成交通通信号灯灯的自动动化控制制电路。 1. 十十字路口口交通拥拥挤，车车辆多，有有南北 东西两两条道路路回合，在在每个入入口处设设置红黄黄绿信号号灯。2. 白白天的时时候由于于车辆较较多，东东西方向向道路亮亮绿灯或或黄灯时时，南北北方向的的亮红灯灯;南北北方向的的亮绿灯灯或黄灯灯时，东东西方向向亮红灯灯。3. 东东西和南南北方向向两条道道路上的的车辆行行人交替替允许通通过，东东西南北北方向亮亮绿灯的的时间都都是200s，绿绿灯变红红灯时中中间有一一段过渡渡过程是是黄灯亮亮4s 钟，而而且每秒秒闪一次次。
9、4. 在在夜晚，由由于车辆辆行人较较少，东东西南北北方向的的交通灯灯只有黄黄灯亮，红红灯和绿绿灯都熄熄灭。而而且黄灯灯每秒钟钟闪一次次。整体电路路结构框框架图2、时序序电路和和组合逻逻辑电路路白天的工工作方式式:寄存存器类型型：环形形计数器器。拟采采用744LS1164 串行输输入并行输输出移位位寄存器器。十二二进制环环形计数数器电路路图：74LSS1644 的引引脚图：功能介绍绍：引出出端符号号 CLOOCK 时钟输输入端 CLEAAR 同同步清除除输入端端（低电电平有效效）A,B 串行数数据输入入端 QAQQH 输输出端74LSS1644 的典典型参数数：74Lss1644 的功功能表：十
10、二进制制扭环型型计数器器真值表表：根据状态态表，我我们不难难列出东西方方向和南南北方向向绿、黄黄、红灯灯的逻辑辑表达式式：南北方向向 绿： 黄黄： 红红：东西方向向 绿： 黄黄： 红红：若考虑白白天和夜夜间的情情况则表表达式可可写成：南北方向向 绿： 黄黄： 红红：东西方向向 绿： 黄黄： 红红：信号灯东东西方向向的相同同，也就就是闪烁烁的颜色色一样，南南北方向向点亮的的颜色一一样，最最初的表表达式是是NSGG,NSSY,NNSR,EWGG,EWWY,EEWR,是通过过真值表表中每一一列为 1 的的一行对对应的QQA QQB QQC QQD QQE QQF 的的高低电电平状态态写出的的，这样样
11、的式子子太复杂杂，实际际电路图图若直接接由最初初表达式式画出太太复杂，所所用元件件过多，也也不便于于调试，要要实现简简单经济济方便的的要求，就就需要进进行化简简，这里里采用卡卡诺图的的方式进进行化简简，具体体卡诺图图如下：QDQEEQFQAQBBQC000001011010110111101100000100XXXXX001XXXXXXXX011XXXXXXXX010XXXXXXXX1001XXXXXXX1111XXXXXX1101XXXXXXXX1001XXXXXXX上图是NNSG 的卡诺诺图的化化简方式式，其他他的也用用类似的的方法。主控电路路通过最最简单的的与门，或或门，非非门来实实现组
12、合合逻辑电电路的控控制。组组合逻辑辑电路的的不同状状态可以以控制信信号灯不不同时段段的状态态。本设计除除了采用用74LLS16647 集成芯芯片，还还要用到到以下集集成芯片片：集成芯片片74LLS088（两片片）四个两两输入与与门集成芯片片74LLS322(一片片)四个两两输入或或门 集成芯片片74LLS111（一片片）三个三三输入与与门 集成芯片片74LLS077（一片片）六个一一输入非非门各介绍芯芯片（a）逻逻辑表达达式：Y=AAB 引脚图功能表：典型参数数：型号TpdPO/GGF(maax)输入低电电平电流流74LSS0812nss40255mv45Hzz8mA型号输出高电电平电流流最大
13、低电电平输入入电压最小低电电平输入入电压输入电流流74LSS08400mmA0.8VV2.0VV-0.33-5(mmA)74LSS11 逻辑表表达式：Y=AABC引脚图：（a） 能表：（b） 典型参参数：型号TpdPO/CCPF(maax)输入电压压极限输入电流流极限74LSS1112nss40255mV45MHHz0.5-55.5-0.33-5集成芯片片74lls322 逻辑表达达式：YY=A+B 引脚图：(a） 功能表表：(b) 典型型参数：型号TpdPO/CCPF(maax)输入低电电平电流流输入高电电平电流流74LSS3212nss5MW45MHHz8mA400mmA集成芯片片74ll
14、s044逻辑表达达式:引脚图：（a）功功能表：输入输出AYLHHL（b）典典型参数数：型号TpdPO/CCPF(maax)输入低电电平电流流输入高电电平电流流74LSS049.5nns2MW45MHHz8mA400mmA集成芯片片74lls744 引脚图：（a）功功能表：输入输出SDRDCPDQQLHXXHLHLXXLHLLXXXXHHHHLHHLLHHHLXQOQO（b）典典型参数数：型号F（maax）PO/FFFTsctttA74LSS7433MHHz10MWW20nss50nss（c）每每个信号号灯的组组合逻辑辑图如下下：南北方向向：东西方向向：将以上各各组合逻逻辑图连连接起来来则可构构
15、成所需需要的电电路图。3、秒脉脉冲振荡荡器我们已经经学过用用5555 定时时器构成成多谐振振荡器。它它是在施施密特触触发器的的基础上上改进的的，将5555 定时器器的QII1 和和QI22 连在在一起，然然后将QQ0 经经Rc 积分电电路接回回输入端端即可。后后面我们们将用这这种方法法。下面是5555 的功能能表：芯片介绍绍型号F（maax）PO/FFFTsctttA74LSS7433MHHz10MWW20nss50nss脉冲振荡荡器可以以通过改改变电阻阻和电容容的值来来改变输输出脉冲冲的周期期T。T1=（RR1+RR2）CCln22 T22=R22Clnn2 TT=T11+T22=(RR1+
16、RR2)CCln22 如下图5555 构成的的多谐振振荡器的的电路图图：4、模拟拟显示及及驱动电电路此电路设设计时要要求绿.黄红三三种颜色色的指示示灯能显显示点亮亮和熄灭灭两种状状态，其其中 LLED 所加正正 向电电压为 1.55V，人人眼可以以看到三三极管的的电流为为 100mA-20mmA。此此处选用用三极管管作为驱驱动电路路。因为为用三极极管构成成的驱动动电路简简单，而而且有经经济、可可靠、方方便控制制等优点点。当没有信信号输入入时，QQi=00，三极极管截止止，此时时Ic=0。即即发光二二极管不不亮。当当有信号号输入时时，Qii=/00，三极极管处于于饱和状状态，IIc=/0。发发光
17、二极极管有电电流通过过，与三三极管的的集电极极和发射射极形成成通路，发发光二极极管点亮亮。电路图如如下：5、直流流稳压电电源电子设备备中，一一般都需需要直流流电源供供电，本本电路也也同样需需要直流流稳压电电源，单单相交流流电经过过电源变变压器，整整流电路路、滤波波电路和和稳压电电路转换换成的稳稳定的直直流电压压。本设计采采用单相相变压器器和桥式式整流电电路以及及电容波波和78805 三端稳稳压 其其中，单单相变压压器为2220VV/9VV 集成成的桥式式整流电电路 滤滤波电容容选用110000uF/25VV 电解解电容 78005 能能稳定的的输出+5V 电压。单相交流流电2220V 经电源源
18、变压器器后得到到9V 电压，99V 电电压为交交流电，它它经桥式式整流后后变成直直流电，再再把直流流电经滤滤波电容容滤波，波波形变得得比以前前平直，再再经三端端稳压器器78005 后后得到平平直的55V 稳稳定电压压。电路图如如下：6、总体体电路原原理相关关说明交通信号号灯的控控制电路路主要是是要求能能实现十十字路口口红绿灯灯的控制制，十字字路口有有南北和和东西两两条路，在在每一个个交叉路路口都需需要红绿绿灯指挥挥交通。红红绿灯主主要通过过自身的的状态和和精确的的时间间间隔内转转换状态态的顺序序。 白天红红绿灯正正常工作作时，当当南北方方向的绿绿灯亮时时，东西西方向的的红灯亮亮，并且且保持55
19、 个时时间单位位（5tt=200s）；当南北北方向的的黄灯亮亮时，东东西方向向的红灯灯亮，并并且保持持一个时时间单位位（t=4s）；当南北北方向红红灯亮时时，东西西方向绿绿灯亮时时，保持持5 个个时间单单位（55t=220s）；当南北北方向红红灯亮，东东西方向向黄灯亮亮时，保保持1 个时间间单位（tt=4ss）并且且依次循循环。 在夜间，车车辆行人人已相对对较少，不不用让红红绿灯都都像白天天那样工工作，只只需黄灯灯间隔11s 闪闪一次。这这个控制制可以通通过一个个开关控控制白天天和夜间间工作状状态的转转换，在在夜间无无论是东东西走向向还是南南北走向向，只让让黄灯工工作。 红绿灯灯用红 绿 黄黄
20、灯分别别用红绿绿黄发光光二极管管实现。当当发光二二极管中中的电流流达到点点亮电流流时 灯灯就被点点亮了，当当达不到到点亮电电流时，该该灯就成成熄灭状状态。单相交流流电2220V 经电源源变压器器后，经经整流滤滤波稳压压产生55V 定定时器构构成的多多谐振荡荡器为电电路需要要脉冲的的芯片和和电路提提供 11s 脉脉冲，而而电路中中需工 4s 脉冲的的部分是是 1ss 脉冲冲经过 74LLS744 分频频电路而而得到的的，其中中 1ss 脉搏搏冲供给给黄灯闪闪烁， 4s 脉搏冲冲供给红红灯和绿绿灯点亮亮，需要要注意的的是4ss 脉冲冲供给十十二进制制环形计计数器， 74LLS1664 成成为组合合
21、逻楫电电路的时时钟信号号。它的的输出QQF，QQZ 经经过相应应的门电电路控制制LEDD，而LLED 要想正正常工作作，发光光需要控控制LEED 的的驱动电电路正常常工作。 LEDD 信号号灯的两两种工作作情况： （1） 白天工工作方式式： 开开关打开开，南北北绿灯亮亮。东西西红灯亮亮，200s 后后南北方方向黄灯灯按秒闪闪烁，东东西方向向红灯亮亮，4ss 后，南南北方向向变为红红灯，进进入下一一个循环环状态，重重复上述述变化。 （2） 夜间工工作方式式： 开关关闭合，东东西南北北四个方方向都是是黄灯按按秒闪烁烁，红灯灯和绿灯灯处于熄熄灭状态态。7、总体体电路原原理图8、元件件清单元件名称称型
22、号/参参数数目14脚11c座/7只8脚1cc座/1只三角管901336只发光二极极管红2只发光二极极管黄2只发光二级级管绿2只带锁开关关/1只2脚接插插件/1套三端稳压压集成电电路780551片整流桥/1个电解电容容10000uF/25VV1个电解电容容1uF/25VV1个电容0.011uF1个电阻300KK1个电阻5K7个电阻2206个线路板/1块移位寄存存器74LSS16441片六倒相器器74LSS041片2输入四四与门74LSS082片3输入三三与门74LSS111片2输入四四或门74LSS321片正沿触发发双d型型触发器器74LSS741片集成电路路NE55551片参考文献献1 童诗白
23、白 华成成英 模模拟电子子技术基基础 高等教教育出版版社 2 阎石 数字字电子技技术基础础 高高等教育育出版社社3 罗杰 谢自美美 电电子线路路 电电子工业业出版社社 4 刘修文文 实实用电子子电路设设计制作作3000 例 中国电电力出版版社 设计心得得体会紧张有趣趣的数电电课程设设计终于于告一段段落了，一周的时间，我完成了十字路口交通信号灯的设计。设计过程中我遇到了许多意想不到的问题，感到了知识的欠缺，无论是书本上的还是课外的，自己知识其实掌握了些皮毛而已。平时课上学到的知识只是一些入门的知识，想要设计电路必须自己学习许多课外的知识，而且还得掌握一些基本的电脑操作知识，学会使用画图软件。设计中用到了许多课本中没见到的芯片元件，了解了许多元件的功能。 通过这次课程设计，锻炼了我们动手动脑的能力，设计过程中许多困难，发现了很多的不足，幸好有老师和同学的帮助，最终克服了困难完成了此次设计。开始设计时的思考锻炼了我独立思考问题的能力，通过自己的努力也解决了一些问题。和同学一起解决问题攻克困难又得到了另一种满足感。总之，这次宝贵的经历不仅提高了知识层面的东西，精神上也获得了大丰收。无论挫折困难都是人生宝贵的财富。 能够顺利完成这次课程设计，离不开老师的辛勤指导和同学的热心帮助，在大家的帮助下，我克服了困难，向老师和同学学到了很多知识。在这里，我要感谢老师的悉心指导和同学的热心帮助。