交通信号灯控制电路.docx
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交通信号灯控制电路
《数字电子技术》课程设计报告
交通信号灯控制电路
姓名:
孙小棋
专业:
电子信息科学与技术专业
班级:
02
学号:
10058213
目录
一、封面……………………………………………………1
二、目录……………………………………………………2
三、设计任务及要求………………………………………3
四、系统总体设计…………………………………………4
五、系统各部分电路设计…………………………………5
六、系统总电路图…………………………………………9
七、小结……………………………………………………10
设计任务及要求
在当今经济与科学高速发展的社会,人们所倡导的是秩序与和谐,作为社会规范的一员,交通指挥是非常重要的一员,本次设计是无人值守的交通灯,保证车辆与人员的顺利通过
图3-1设计示意图
任务要求:
1.十字路口交通灯设南北、东西,红(R)、黄(Y)、绿(G)分别是NSR,NST,NSG,EWR,EWY,EWG.
2.他们工作方式如交通灯顺序工作流程图所示,其中黄灯亮以1S为周期闪烁
3.十字入口有数字显示倒计时时间
4.扩展:
可改为手动控制,夜间控制模式
5.设计该电路并画出整体电路原理图
6.完成设计电路连接与调试。
系统总体设计
图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG,东西方向的红、
黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。
它们的工作方式,有些必须是并行进行的,即南北方向绿灯亮,东西方向红
灯亮;南北方向黄灯亮,东西方向红灯亮;南北方向红灯亮,东西方向绿灯亮;南北方向红灯亮,东西方向黄灯亮
因此得出交通灯顺序工作流程图如图4-1
图4-1交通灯顺序工作流程图
如要满足两个方向的工作时序:
即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和,南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。
时序工作流程图见下图所示。
图4-2时序工作流程图
假设每个单位时间为3秒,则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为15秒、3秒、18秒,一次循环为36秒。
其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和,黄灯是间歇闪耀。
系统各部分电路设计
交通灯控制器系统图
图5-1交通灯控制器系统图
根据设计任务和要求,参考图5-1,设计方案可以从以下几部分进行考虑。
秒脉冲和分频器
因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为5:
1:
6,所以选4秒为一单位时间,即计数器每计4秒输出一个脉冲。
这一电路就很容易实现。
交通灯控制器
由波形图可知,计数器每次工作循环周期为12,所以可以选用12进制计数器。
计数器可以用单触发器组成,也可以用中规模集成计数器。
这里我们选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。
扭环形计数器的状态表如下示。
图5-2扭环形计数器的状态表
根据5-2,我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式:
东西方向绿:
黄:
红:
南北方向绿:
黄:
红:
由于黄灯要求闪耀几次,所以用时标1s和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。
图5-374LS164引脚图
图5-474LS164功能表
显示控制部分
显示控制部分实际上是一个定时控制电路。
当绿灯亮时,使减法计数器开始工作(用对方的红灯信号控制),每来一个秒脉冲,使计数器减1,直到计数器为“0”而停止。
译码显示可用74LS248BCD码七段译码器,显示器用LC5011-11共阴极LED显示器,计数器材选用用74LS168
图5-574LS248引脚图
图5-674LS248功能表
图5-874LS168功能表
图5-874LS168功能表
手动/自动控制,夜间控制
这可用一选择开关进行。
置开关在手动位置,输入单次脉冲,可使交通灯在某
一位置上,开关在自动位置时,则交通信号灯按自动循环工作方式运行。
夜间时,将夜间开关接通,黄灯闪亮。
系统总电路图
根据设计任务和要求,交通信号灯控制器参考电路,下图所示。
总电路简要说明
单次手动及脉冲电路
单次脉冲是由两个与非门组成的RS触发器产生的,当按下K1时,有一个脉冲输出使74LS164移位计数,实现手动控制。
K2在自动位置时,由秒脉冲电路经分频后(4分频)输入给74LS164,这样,74LS164为每4秒向前移一位(计数1次)。
秒脉冲电路可用晶振或RC振荡电路构成。
单次脉冲是由两个与非门组成的RS触发器产生的,当按下K1时,有一个脉冲输出使74LS164移位计数,实现手动控制。
K2在自动位置时,由秒脉冲电路经分频后(4分频)输入给74LS164,这样,74LS164为每4秒向前移一位(计数1次)。
秒脉冲电路可用晶振或RC振荡电路构成。
控制器部分
它由74LS164组成扭环形计数器,然后经译码后输出十字路口南北、东西两个方向的控制信号。
其中黄灯信号必须满足闪耀,并在夜间时,使黄灯闪亮,而绿、红灯灭。
数字显示部分
当南北方向绿灯亮,而东西方向红灯亮时,使南北方向的74LS168以减法计数器方式工作,从数字“24”开始往下减,当减到“0”时,南北方向绿灯灭,红灯亮,而东西方向红灯灭,绿灯亮。
由于东西方向红灯灭信号(EWR:
0)使与门关断,减法计数器工作结束,而南北方向红灯亮使另一方向——东西方向减法计数器开始工作。
在减法计数开始之前,由黄灯亮信号使减法计数器先置入数据,图中接入U/
和
的信号就是由黄灯亮(为高电平)时,置入数据。
黄灯灭(Y=0)而红灯亮(R=1)开始减计数。
实验小结
通过这次课程设计,加强了我动手、思考和解决问题的能力.加深了以前不熟悉芯片的记忆
同时也了解了仿真软件的基本使用方法。
该课程设计很好体现了源于课本的设计理念,为了正确理解该实验,我查阅了很多课本上的资料,很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了.在课程设计的过程中,我想了很多种方案,对同一个问题(像计数器的接法)都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较,最后还是采取了上面的方法进行连接.
由此增强了自己对数字电路这门课程的理解,今后我会将自己所学的知识运用到生活学习中。
参考文献
《数字电子技术基础》 第五版 阎石主编 高等教育出版社2006.5
《电子技术基础》数字部分 第四版 康华光主编 高等教育出版社2000.6
《数字电路逻辑设计》 王毓银主编 高等教育出版社 1999.2.
《集成电子技术基础》郑家龙、王小海、章安远主编 东北大学出版社 2002.7
《数字电路逻辑设计》 李大友主编 清华大学出版社 1999.7