1、2總體方案設(shè)計方案一：通過單片機編寫程序，控制十字路口的交通信號燈。（具體流程圖見下圖）方案二：主要器件用計數(shù)器74HC192,編碼器CD4532,數(shù)碼管，555定時器，鎖存器74HC373,以及邏輯門器件構(gòu)建電路圖。（具體流程圖如下）方案三:主要器件用計數(shù)器74HC192,編碼器 CD4532 ,數(shù)碼管，運算放大器，74HC373 ,集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74LS121,555定時器，邏輯門器件構(gòu)建電路圖。（具體流程圖如下）算大組方發(fā)器 運放器成波生74HC 192 減計 數(shù)器CD45 32編 碼器數(shù)碼 管D觸 發(fā)器邏輯 門發(fā)光二 極管方案比較：方案一電路圖比較簡單，實現(xiàn)功能只需要將單片機程序編

2、寫完成即可實現(xiàn)交通系統(tǒng)的控 制，但是本次設(shè)計要求必須用數(shù)字電路和模擬電路的知識，所以該方案雖然簡單， 但是不可取。方案二主要運用了數(shù)字電路的知識， 雖然電路結(jié)構(gòu)比單片機編程的電路復雜， 但是該電 路運用了電子技術(shù)的相關(guān)知識， 構(gòu)成了中規(guī)模的電路，功能的實現(xiàn)滿足規(guī)定要求。但是有一 點不足，沒有充分的把數(shù)字電路和模擬電路的相關(guān)知識聯(lián)系起來。方案三電路大體上與方案二沒多大區(qū)別，只是通過模擬電路所學的知識，用運算放大器產(chǎn)生矩形脈沖波，產(chǎn)生連續(xù)脈沖，代替原本的555組成的多協(xié)振蕩器，此外單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器選 擇了 555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121 ,更多的將已經(jīng)學了的知識聯(lián)系起來，使得

3、電路圖更加簡化，內(nèi)容更加豐富，與前兩種方案相比較，方案三更適合本次設(shè)計， 因此選擇方案三作為設(shè)計方案。3單元模塊設(shè)計3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計1.方波產(chǎn)生電路RF 1 200k振蕩周期T 2RfC電路在遲滯比較器的基礎(chǔ)上增加了 振蕩產(chǎn)生脈沖波。2.計數(shù)器與數(shù)碼管連接Rf,C組成的積分電路，通過R,CU1 史14 GND11111015方波發(fā)生器產(chǎn)生連續(xù)脈沖以后，將產(chǎn)生的信號 并且驅(qū)動數(shù)碼管顯示。3.編碼電路輸入計數(shù)器74HC194,4532用編碼器對從計數(shù)器中出來的信號進行編碼，輸入到下一個單元中4.發(fā)光二極管顯示電路通過與非門等邏輯器件的連接，使得紅黃綠燈亮的時序達到要求 5.555

4、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路通過555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器對輸入進入發(fā)光二極管的信號進行處理 和控制。6.集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121電路用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制特殊情況時主支干道的紅綠燈情況。7.輸出鎖存74HC373電路實現(xiàn)功能：將編碼器產(chǎn)生的信號鎖存輸入到下一個電路模塊中8.鎖存器置數(shù)74HC373電路LEB-6 6 4 -8 J- -1 -u 1 1口口 口口D7D705比NP03D30；D2QIDIQODJ實現(xiàn)功能：將鎖存信號輸入計數(shù)器，對計數(shù)器進行置數(shù)3.2電路參數(shù)的計算及元器件的選擇1.元器件的選擇計數(shù)器定時器鎖存器編（端觸發(fā)器7419255574HC373CD453274LS121其他的器件

5、有：與門74LS08,與非門74LS0Q反相器74LS04, 運算放大器741, 4輸入的與門4072,繼電器，電阻，電容，數(shù) 碼管，發(fā)光二極管。2 .電路參數(shù)計算方波發(fā)生電路的振蕩周期T 2RfC 1s單穩(wěn)態(tài)電路穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間T 1.1RC 5s數(shù)碼管顯示數(shù)字的大小：左邊的直接顯示0到9;右邊的一片通過輸出信號由觸發(fā)器的輸出端接到鎖存器的輸出三態(tài)門使能端， 控制其顯示為0到3。3 .特殊器件介紹繼電器:當輸入量（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時， 在電氣輸出電路中使被控量 發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。繼電器是一種器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱 輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。通

6、常應用于自動 化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種自動開關(guān)故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74LS121 : 一種不可重復觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，內(nèi)部電路由觸發(fā)信號控制電路，微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和輸出緩沖電路組成。555定時器：555定時器是一種集模擬，數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，其應用 極為廣泛，不僅用在信號的變換和產(chǎn)生，還常用于電路的控制和檢測中。常用555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器，多謝振蕩器等。3.4各單元模塊的聯(lián)接電路圖：*4系統(tǒng)調(diào)試1 .方波發(fā)生器產(chǎn)生的波形:在理論上運用運放能產(chǎn)生需要的波形，但是實際中制作多謝振蕩器時很 難

7、起振，這與環(huán)境中的干擾有很大區(qū)別，雖然仿真出來的電路很完美， 但是實際操作中還是有很大的困難。2 .集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CXQQRX/CXRlNTAlA2 B-4黃燈亮的時間與選取的電阻和電容大小有關(guān)，初次測試時黃燈亮的時間 太短，經(jīng)過調(diào)試后發(fā)現(xiàn)是因為電阻和電容的值太小，當滿足T 1.1RC 5s時，黃燈每次亮的時間就基本穩(wěn)定至 5秒。3 .555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器當有特殊情況時，需要兩邊的紅燈同時亮，電路設(shè)計用555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制兩條道路的紅燈，按下開關(guān)使得觸發(fā)器觸發(fā)，控制兩條路 的紅燈同時亮，時間為T 1.1RC4 .計數(shù)器74192和鎖存器74HC37374192既可以做加計數(shù)器，也

8、可以做減計數(shù)器，利用這一特點通過用 鎖存器的鎖存功能以及D觸發(fā)器的輸出端信號完成對計數(shù)器的置數(shù)。主 干道的數(shù)碼管從9減到0時，左邊的數(shù)碼管也從3開始遞減到0;支干 道的數(shù)碼管從9減到0時，左邊的數(shù)碼管從2減到0,實現(xiàn)了芯片控制 時間的變化。5 .很多與非門組成的邏輯電路當綠燈要變到紅燈時，必須先變到黃燈在到紅燈，但是根據(jù)原來的電 路圖解決不了這個問題，電路直接由綠燈變到紅燈，經(jīng)過多次測試后發(fā) 現(xiàn)主要是電路的時序不相匹配，所以運用一些列的邏輯門器件解決這個 問題，使得綠燈亮的時間加上黃燈亮的時間等于紅燈亮的時間。電路主 要就是要解決其時序問題。5系統(tǒng)功能、指標參數(shù)5.1 系統(tǒng)能實現(xiàn)的功能電路是十

9、字路口交通信號燈的控制電路，采用的是數(shù)字電路和模擬電路的相關(guān)知識，結(jié)合相關(guān)的電子線路器件，運用 protel軟件進行的 仿真測試，構(gòu)建的中規(guī)模電子線路圖。電路主要分為4大板塊，第一是多謝振蕩器，主要用于產(chǎn)生連續(xù)的矩形脈沖；第二部分是計數(shù)器與 鎖存器，主要用于計數(shù)器的置數(shù)，使得計數(shù)器從需要的數(shù)值開始計數(shù)； 第三部分是數(shù)碼管顯示，將數(shù)碼管與計數(shù)器相連，計數(shù)器的信號輸入 數(shù)碼管，使得數(shù)碼管正常顯示計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)；第四部分為編碼電 路，計數(shù)器向數(shù)碼管輸入信號的同時也向編碼器CD4532輸入信號，編碼輸出的信號經(jīng)過D觸發(fā)器送到各條線路上；第五部分是邏輯門與 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121共同實現(xiàn)綠燈紅

10、燈與黃燈之間的時序配合； 第六部分是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路，由555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，主 要控制特殊情況下的交通燈變化。5.2 系統(tǒng)指標參數(shù)測試1 .鎖存器74HC373B勺工作狀態(tài)片 0： D3D2D1D0 0011片 1: D3D2D1D0 0010當主干道的綠燈亮起時，通過D觸發(fā)器的輸出端反饋信號回到鎖存器片1的輸出使能端OE,使之為高電平，這時只有片 0工作，然后片0直接接到左邊數(shù)碼管，控制數(shù)碼管當主干道綠燈亮時時間是從 39開 始遞減的；當支干道綠燈亮時，反饋回來的信號使得片 0的輸出使 能端為高電平，只有片1工作，控制數(shù)碼管的書從29開始遞減。2 .計數(shù)器參數(shù)計數(shù)器片0:直接從9減

11、到0;計數(shù)器片1:當工作狀態(tài)在主干道時，從3減到0;工作在支干道時，從2減到03 .黃燈亮的時間單穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間T 1.1RC更具要求，設(shè)置黃燈亮的時間為5秒,選取電阻為500K,電容為10UF, 計算出T 1.1RC=5S4 .多謝振蕩器的頻率按照要求產(chǎn)生脈沖的周期 T=1S,選取電阻為500K,電容為1UF,計 ，一1.算出f 1HZ,周期T 2RC 1s2RC5 .主要參數(shù)表74HC373 功能表工式作模OELED0-D9內(nèi)部狀 態(tài)輸出Q使能和LHLLL讀鎖存器LHHHH鎖存和LLLLL讀鎖存器LLHHH5.3系統(tǒng)功能及指標參數(shù)分析(與設(shè)計要求對比進行)設(shè)計要求(1)數(shù)碼管從預置的起始數(shù)遞

12、減計數(shù)，以提示道路通、斷情況將變更， 且同時燃亮紅燈、綠、或綠燈。(2)甲方向綠燈點亮時間與乙方向紅燈黃燈總點亮時間相同，乙方向綠燈點亮時間與甲方向紅燈黃燈總點亮時間相同。(3)主干道比支干道綠燈點亮時間長(自行制定兩方向通行時間)。(4)能預置數(shù)碼管遞減計數(shù)的初始值，即能任意改變紅、綠燈燃亮的時 間長短。(5)根據(jù)道路口交通情況可使紅、 綠燈處于特殊狀態(tài)，例如一方向有消 防車通過時，只讓綠燈燃亮，且綠數(shù)碼管不再遞減計時。本電路實現(xiàn)的功能與要求對比：(1)主干道綠燈亮時，數(shù)碼管從39開始減計數(shù)到0,然后換到支干道 綠燈亮，數(shù)碼管從29開始減計數(shù)到0;(2)當由綠燈變成紅燈時，需要先變成黃燈并持

13、續(xù)5秒的時間，才能變成紅燈，實現(xiàn)了甲方向綠燈點亮時間與乙方向紅燈黃燈總點亮 時間相同，乙方向綠燈點亮時間與甲方向紅燈黃燈總點亮時間相 同。(3)電路如果需要改變數(shù)碼管的初始值，只需要將鎖存器的輸入端改變 就可以改變初值，而燈亮的時間快慢只需要改變多謝振蕩器的電阻 和電容就可以調(diào)節(jié)了。(4)當有特殊情況時，只要按下 555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的開關(guān)就能控制兩 條道路的紅燈同時亮起。6設(shè)計總結(jié):6.1 課程設(shè)計完成情況通過為期兩周的課程設(shè)計，完成了本次設(shè)計的技術(shù)指標，剛開始設(shè)計的時候，由于紅綠燈與黃燈之間的時序問題，遇到了很多麻煩，但是在老師的指導下最后還是實現(xiàn)了其要求的功能。關(guān)于連續(xù)脈沖的產(chǎn)生，采取了用

14、運算放大器構(gòu)成的多謝振蕩器來完成，但是進行仿真測試時需要一段時間起振才能產(chǎn)生相應的脈沖；對于計數(shù)器的置數(shù)采用鎖存器置數(shù)的方法，通過對輸出信號的反饋實現(xiàn)對鎖存器的工作狀態(tài)的選擇，進行置數(shù)；按照設(shè)計要求的可以通過對鎖存器的輸入端連接方式進行改變，從而改變數(shù)碼管的起始值，同時也可以改變多謝振蕩器電阻與電容的大小，從而改變時間的快慢。6.2 設(shè)計收獲體會這是學習中的第一次課程設(shè)計， 在這次設(shè)計中把平時學到的知識相結(jié)合起來， 懂得了數(shù)字電路與模擬電路在實際應用當中相輔相成。剛開始的時候還是遇到了很大的麻煩，對于平時在學習中的知識，一下要把他們?nèi)拷Y(jié)合起來。模擬信號可以轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，同時數(shù)字信號也可以轉(zhuǎn)

15、化成模擬信號。在本次設(shè)計中，最大的收獲體會應該算是對所學器件的應用，以前都只是知道每個器件的功能，但是還沒有真正的把所學的電子器件相結(jié)合運用到實際生活的電路中。對于一些集成器件的應用也有了一定的掌握，數(shù)字電路能實現(xiàn)的功能也能用模擬電路來實現(xiàn)。這次設(shè)計還幫助我學會了對protel 軟件運用，學會了對中規(guī)模電路的搭建以及仿真，這對以后的學習以及設(shè)計幫助很大。6.3 設(shè)計存在的不足與完善意見不足：本次設(shè)計主要目的是設(shè)計十字路口交通信號控制系統(tǒng)電路，主要運用數(shù)字電路和模擬電路的知識對電路進行搭建， 對于多諧振蕩器在仿真的時候能夠起振， 但是搭建實物電路板有很大的可能電路不能起振； 電路中實現(xiàn)綠燈加黃燈亮的時間等于紅燈時間的線路太過復雜，實際操作中會使電路的連線變得復雜，而且用到的邏輯門器件太多。改進意見：在實際操作做實物的時候，可以將多諧振蕩器去掉，直接接到實驗臺上得連續(xù)脈沖源上， 這樣就可以解決電路難以起振的問題；查閱資料后發(fā)現(xiàn)，可以用 74LS168 以及少數(shù)的與非門構(gòu)建電 路，簡化其電路結(jié)構(gòu)，但是功能并不會發(fā)生改變。7 致謝本次設(shè)計歷時兩個星期，首先致謝張祖媛老師。在初期繪制