交通信号灯控制电路的设计与仿真PPT课件
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You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
220V交流电
降压变压器 整流、滤波、稳压
+5V
秒
动
时
校表
自动
数字电子钟电原理图
日
时
分
秒
自动
校表
自动
校表
自动 校表
gf 10
ab 6
改动：可调电容换成固定 20p 电容。 校表开关 S4 去掉。
1 ed
5 ch
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
来自百度文库
作为一个实际的应用系统直流稳压电源是必 不可少的。本次课设设计的交通信号灯控制 电路需要使用稳定的5V直流稳压电源来驱动 各芯片使电路其正常工作。因此需要设计输 出为5V的直流稳压电源。
直流稳压电源包括变压器降压、二极管（或 整流桥）整流、电容滤波、集成稳压芯片稳 压四部分。
RL
直流稳压电源原理图
十二进制计数电路的设计
由信号灯白天点亮流程图可以得知，任何方向 的信号灯的一个工作循环为十二进制（绿、黄、 红时间比例为5：1：6），因此需要设计十二进 制计数器，循环工作控制白天信号灯的点亮。因 此，用移位寄存器组成十二进制计数器，拟选用 8位串入并出移位寄存器74LS164。
74LS164引脚图
其整体电路框图如下图所示：
东西信号灯
南北信号灯
组合逻辑电路
十二进制计数器
工作方式控制开关
四分频器
系 统 电 源 秒脉冲产生电路
信号灯采用三极管9031驱动，其额定电 流与额定电压应满足三级管的驱动能力， 电源电压采用直流5V，通过变压器将市 电降压到交流9V，在通过整流桥整流滤 波和稳压块7805得到直流5V电压。直 流稳压电源的任务是为整体电路提供直 流电源。故稳压电源电路的输出电压值 和输出电流值应满足整体电路的需要。
灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯 亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时， 东西方向黄灯亮。信号灯采用LED红、绿、黄发光二极管模拟。 2.夜间工作方式
南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次。其它灯不亮。 要求设置一个手动开关，用它控制白天和夜间工作方式。
南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮 5t 南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮 1t 南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮 5t 南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮 1t
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逻辑控制原理图
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逻辑控制原理图
数字钟电路组成框图
星期 显示
小时 显示
分钟 显示
秒 显示
星期 驱动
进位 清零
小时 驱动
进位 清零
分钟 驱动
进位 清零
秒 驱动
校表
校表
校表
32768Hz振荡器
14级分频
二分频
秒脉冲
f=2Hz,T=0.5S f=1Hz,T=1S
由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按秒
倒计时，所以需要设计秒脉冲产生电路。秒脉 冲产生电路实际就是一个多谐振荡电路，它可 以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡电 路，也可以是用定时器555和电阻、电容组成 的多谐振荡器。为了电路简单和调节振荡周期 方便，采用555定时器组成多谐振荡器。
555多谐振荡器原理图
信号指示灯白天点亮流程图
北
西
东
南
设计要求：
（1）要求根据设计要求实现交通灯的现实 功能； （2）用Multisim进行仿真 （3）设计说明书；
1秒脉冲产生电路: 由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按
秒倒计时，所以需要设计秒脉冲产生电路。秒 脉冲产生电路实际就是一个多谐振荡电路，它 可以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡 电路，也可以是用定时器555和电阻、电容组 成的多谐振荡器。为了电路简单和调节振荡周 期方便，选择用555定时器组成多谐振荡器。
74LS164功能表器原理图
应用电路：用74LS164组成的12进制扭环型计数 器电路 ，其电路图如下图所示。
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R
V CC
分频器电路的设计
上述十二进制计数器的时间单位为4秒，即它 的CP脉冲为4秒。为了使整体电路工作步调一 致，4秒脉冲应该利用秒脉冲经分频获得，这 就需要设计一个4分频器电路。秒脉冲经4分频 后得到4秒脉冲，将其作为十二进制计数器的 CP脉冲。本次课程设计使用两个D触发器组成 4分频器电路。
控制电路的特点： 从点亮要求可以看出，有些输出是并行
的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮； 南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北 方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向 红灯亮时，东西方向黄灯亮。因此采用组合 逻辑设计。组合逻辑电路：将十二进制计数 器作为组合逻辑电路的输入，而组合逻辑电 路的输出去驱动东西和南北两个方向的信号 灯的点亮。
交通信号灯控制电 路的设计与仿真
数字电子技术课程设计
设计内容：
1.信号灯白天工作要求 某方向绿灯点亮20秒，然后黄灯点亮4秒，最后红灯点亮
24秒。在该方向为绿灯和黄灯点亮期间，另一方向红灯点亮。 如果以4秒作为时间计量单位，则某一方向绿、黄、红三种
指示灯点亮的时间比例为5：1：6。 从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如南北方向绿
四分频的电路原理图
逻辑控制电路是本设计的核心电路，由它控制交 通信号灯按要求方式点亮(一般经驱动电路去控制 信号灯)。根据白天信号灯的点亮要求，将时序逻 辑电路的输出作为组合逻辑电路的输入，而组合 逻辑电路的输出给信号灯的驱动电路。夜晚工作 方式也需要组合逻辑电路的功能以及秒脉冲通过 与门实现。组合逻辑电路的真值表如图所示：
十二进制计数器: 计数器可以用触发 器组成，也可以用中规模集成计数器 组成，以及用移位寄存器组成环形或 扭环形计数器。建议用中规模移位寄 存器组成扭环形12进制计数器。
分频器:
上述十二进制计数器的时间单位为4秒， 即它的CP脉冲为4秒。为了使整体电路工 作步调一致，4秒脉冲应该利用秒脉冲经 分频获得，这就需要设计一个4分频器电 路。秒脉冲经4分频后得到4秒脉冲，将 其作为十二进制计数器的CP脉冲。采用 两个D触发器组成4分频器电路。
谢谢大家
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220V交流电
降压变压器 整流、滤波、稳压
+5V
秒
动
时
校表
自动
数字电子钟电原理图
日
时
分
秒
自动
校表
自动
校表
自动 校表
gf 10
ab 6
改动：可调电容换成固定 20p 电容。 校表开关 S4 去掉。
1 ed
5 ch
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
来自百度文库
作为一个实际的应用系统直流稳压电源是必 不可少的。本次课设设计的交通信号灯控制 电路需要使用稳定的5V直流稳压电源来驱动 各芯片使电路其正常工作。因此需要设计输 出为5V的直流稳压电源。
直流稳压电源包括变压器降压、二极管（或 整流桥）整流、电容滤波、集成稳压芯片稳 压四部分。
RL
直流稳压电源原理图
十二进制计数电路的设计
由信号灯白天点亮流程图可以得知，任何方向 的信号灯的一个工作循环为十二进制（绿、黄、 红时间比例为5：1：6），因此需要设计十二进 制计数器，循环工作控制白天信号灯的点亮。因 此，用移位寄存器组成十二进制计数器，拟选用 8位串入并出移位寄存器74LS164。
74LS164引脚图
其整体电路框图如下图所示：
东西信号灯
南北信号灯
组合逻辑电路
十二进制计数器
工作方式控制开关
四分频器
系 统 电 源 秒脉冲产生电路
信号灯采用三极管9031驱动，其额定电 流与额定电压应满足三级管的驱动能力， 电源电压采用直流5V，通过变压器将市 电降压到交流9V，在通过整流桥整流滤 波和稳压块7805得到直流5V电压。直 流稳压电源的任务是为整体电路提供直 流电源。故稳压电源电路的输出电压值 和输出电流值应满足整体电路的需要。
灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯 亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时， 东西方向黄灯亮。信号灯采用LED红、绿、黄发光二极管模拟。 2.夜间工作方式
南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次。其它灯不亮。 要求设置一个手动开关，用它控制白天和夜间工作方式。
南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮 5t 南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮 1t 南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮 5t 南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮 1t
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逻辑控制原理图
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逻辑控制原理图
数字钟电路组成框图
星期 显示
小时 显示
分钟 显示
秒 显示
星期 驱动
进位 清零
小时 驱动
进位 清零
分钟 驱动
进位 清零
秒 驱动
校表
校表
校表
32768Hz振荡器
14级分频
二分频
秒脉冲
f=2Hz,T=0.5S f=1Hz,T=1S
由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按秒
倒计时，所以需要设计秒脉冲产生电路。秒脉 冲产生电路实际就是一个多谐振荡电路，它可 以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡电 路，也可以是用定时器555和电阻、电容组成 的多谐振荡器。为了电路简单和调节振荡周期 方便，采用555定时器组成多谐振荡器。
555多谐振荡器原理图
信号指示灯白天点亮流程图
北
西
东
南
设计要求：
（1）要求根据设计要求实现交通灯的现实 功能； （2）用Multisim进行仿真 （3）设计说明书；
1秒脉冲产生电路: 由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按
秒倒计时，所以需要设计秒脉冲产生电路。秒 脉冲产生电路实际就是一个多谐振荡电路，它 可以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡 电路，也可以是用定时器555和电阻、电容组 成的多谐振荡器。为了电路简单和调节振荡周 期方便，选择用555定时器组成多谐振荡器。
74LS164功能表器原理图
应用电路：用74LS164组成的12进制扭环型计数 器电路 ，其电路图如下图所示。
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R
V CC
分频器电路的设计
上述十二进制计数器的时间单位为4秒，即它 的CP脉冲为4秒。为了使整体电路工作步调一 致，4秒脉冲应该利用秒脉冲经分频获得，这 就需要设计一个4分频器电路。秒脉冲经4分频 后得到4秒脉冲，将其作为十二进制计数器的 CP脉冲。本次课程设计使用两个D触发器组成 4分频器电路。
控制电路的特点： 从点亮要求可以看出，有些输出是并行
的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮； 南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北 方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向 红灯亮时，东西方向黄灯亮。因此采用组合 逻辑设计。组合逻辑电路：将十二进制计数 器作为组合逻辑电路的输入，而组合逻辑电 路的输出去驱动东西和南北两个方向的信号 灯的点亮。
交通信号灯控制电 路的设计与仿真
数字电子技术课程设计
设计内容：
1.信号灯白天工作要求 某方向绿灯点亮20秒，然后黄灯点亮4秒，最后红灯点亮
24秒。在该方向为绿灯和黄灯点亮期间，另一方向红灯点亮。 如果以4秒作为时间计量单位，则某一方向绿、黄、红三种
指示灯点亮的时间比例为5：1：6。 从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如南北方向绿
四分频的电路原理图
逻辑控制电路是本设计的核心电路，由它控制交 通信号灯按要求方式点亮(一般经驱动电路去控制 信号灯)。根据白天信号灯的点亮要求，将时序逻 辑电路的输出作为组合逻辑电路的输入，而组合 逻辑电路的输出给信号灯的驱动电路。夜晚工作 方式也需要组合逻辑电路的功能以及秒脉冲通过 与门实现。组合逻辑电路的真值表如图所示：
十二进制计数器: 计数器可以用触发 器组成，也可以用中规模集成计数器 组成，以及用移位寄存器组成环形或 扭环形计数器。建议用中规模移位寄 存器组成扭环形12进制计数器。
分频器:
上述十二进制计数器的时间单位为4秒， 即它的CP脉冲为4秒。为了使整体电路工 作步调一致，4秒脉冲应该利用秒脉冲经 分频获得，这就需要设计一个4分频器电 路。秒脉冲经4分频后得到4秒脉冲，将 其作为十二进制计数器的CP脉冲。采用 两个D触发器组成4分频器电路。