数字逻辑课程设计方案交通灯Word文档下载推荐.docx

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首先设计让倒计时显示器按规律运行地电路,再通过倒计时电路地信号来控制交通灯按4种状态循环变换.电源电路采用9V变压器、整流桥和稳压管,使220V地交流电转换为5V地直流电.4Hz方波脉冲由555定时器产生,再由74LS193实现4分频,最终输出1Hz地脉冲信号；

用两块74LS193实现倒计时,一块显示十位,一块显示个位,用2个D触发器74HC74实现30s,20s,5s时间地转换；

利用倒计时电路控制4个状态.最后通过74LS138和相应地逻辑门实现对交通灯亮灭地控制.p1EanqFDPw

正文：

1,设计一个东西方向和南北方向十字路口地交通灯控制电路.要求如下：

（1）南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上地车辆交替运行,主干道每次通行时间都设为30s、支干道每次通行间为20s；

DXDiTa9E3d

（2）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外,每一种灯亮地时间都用显示器进行显示（采用倒计时地方法）；

RTCrpUDGiT

（3）在绿灯转为红灯时,要求黄灯先亮5s钟,才能变换运行车道；

（4）黄灯亮时,要求每秒闪亮一次；

（5）同步设置人行横道红、绿灯指示.

（6）设计相关提示：

所设计地交通路口为一十字路口,不涉及左右转弯问题

2交通灯控制电路分析

（1）交通灯运行状态分析

交通灯控制电路,要求每个方向有三盏灯,分别为红、黄、绿,配以红、黄、绿三组

时间到计时显示.一个方向绿灯、黄灯亮时,另一个方向红灯亮.每盏灯顺序点亮,循

环往复,每个方向顺序为绿灯、黄灯、红灯.交通灯地运行状态共有四种,分别为：

状态0：

东西方向车道地绿灯亮,车道,人行道通行；

南北方向车道地红灯亮,车道,

人行道禁止通行.

状态1：

东西方向车道地黄灯亮,车道,人行道缓行；

人行道禁止通行；

状态2：

东西方向车道地红灯亮,车道,人行道禁止通行；

南北方向车道地绿灯亮,车道,人行道通行；

状态3：

南北方向车道地黄灯亮,车道,人行道缓行；

4种状态循环往复,并且红灯地倒计初始值为绿灯地倒计初始值和黄灯地倒计初始值

之和.交通灯电路地具体运行状态框图如图2.1（人行道交通灯未标明）所示：

图2.1交通灯运行状态分析图

（2）电路工作总体框图

交通灯控制电路主要由以下几部分构成,如图2.2所示,有电源电路,脉冲电路,分

频电路,倒计时电路,（交通灯）状态控制电路,灯显示电路.

3,所需各部分电路

（1）电源电路：

电源电路主要由整流、滤波、稳压三部分组成,用于供给数字电路地工作电源.整流部分由变压器与整流桥KBP210G组成.220V、50Hz地交流输入经过变压器之后,输出9V、50Hz地交流电压.该电压输入整流桥,整流桥由四只整流二极管接成电桥地形式组成.整流桥输出8.1V地直流电压.滤波电路用于滤去整流输出电压中地纹波,由1mF地电容组成电容滤波电路.电容滤波电路简单,负载直流电压较高,纹波也较小,适合负载电压较高,负载变动不大地场合.稳压电路用于稳定电压地输出,由三端集成稳压器L7805和电容组成.C2、C3用来实现频率补偿,防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入地高频干扰,C4用于减少稳压电源输出端由输入电源引入地低频干扰.5PCzVD7HxA

图3.1稳压电源

（2）脉冲电路：

利用555定时器为主组成多谐振荡器,输出4Hz地矩型方波,实现脉冲电路功能.555定时器地原理图如图3.2所示,功能表如表1所示：

jLBHrnAILg

图3.2555定时器原理图

组成地脉冲电路如图3.3所示：

根据功能表和电路图计算如右式：

取R1=10kW,R2=10kW,C=1.6uF.即可实现输出4Hz地矩型方波.值得注意地是,在输出端接上了一个开关,可以控制系统工作地开始和暂停.xHAQX74J0X

（3）分频电路

分频电路利用计数器74LS193来实现,根据上面计算取4分频,即输出为2Q端,电

路如图3.4所示：

（4）倒计时电路：

十字路口要有数字显示,作为倒计时提示,以便人们更直观地把握时间.具体为：

当某方向绿灯亮时,置显示器为某值,然后以每s减1地计数方式工作,直至减到数为5和0,十字路口绿、黄、红灯变换,一次工作循环结束,而进入下一步某方向地工作循环.根据题目地要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上地车辆交替运行,主干道每次通行时间都设为30s、支干道每次通行时间为20s.也就是一个循环是50s,如此先显示30s后显示20s倒计时,然后再显示30s倒计时,以此类推.设计时采用两块74LS193,一块是显示十位,一块是显示个位.个位接成十进制,从9开始倒计时,当到达0时,向高位发出一个借位信号,再继续从9倒计时.一开始使十位数置数为3,二进制为0011,个位数为0,二进制为0000,此时个位产生一个借位信号给十位地脉冲输入端,十位地74LS193芯片倒计时一次,结合个位地设置,电路从30开始倒计时.当主车道绿灯亮了25s,倒计时也已经数到了5了,此时,个位显示5,十位显示0,主车道地绿灯熄灭,主车道地黄灯开始倒计时闪亮5s,当倒计时到0后,个位芯片74LS193发出一个借位信号,向高位借数,但是高位已经是0了,按照要求此时十位应该是从0翻2,即二进制0010,为了实现这功能,通过研究十位地二进制数发现,十位地二进制是从0011、0010、0001到0000计数完,翻转为二进制0010,然后从0010、0001到0000倒计时,当到0000后就结束一个循环,又从0011开始新地一个循环.从二进制0011和0010两个不同地预置数,发现可以用1个D触发器74LS74接成T触发器并把Q端接至十位倒计时地最低位来完成这个功能.高位产生借位信号时将Q端地信号置入,当这个借位信号（低电平）消失后,产生一个上升沿地脉冲信号,使T触发器翻转然后保持,下一个借位信号来时就把此时地Q值置入（此时Q值为原来地非,即由0变1或由1变0）,然后翻转.通过以上置数方式可实现0011和0010地交替置入.另外,通过在特定时刻（倒计时高位由0000变为0010后）对T触发器进行清零,可实现主次干道通行时间地调整.最后将电路地倒计时接到译码器74HC4511,再接到共阴极数码显示管上显示十进制数字.据此画出倒计时电路如下图——图3.5所示：

LDAYtRyKfE

（5）状态控制电路

如图2.1,用倒计时控制灯地变化,先将图示状态0、1、2、3编码为00、01、10、11,当倒计时为30、20、5地时候产生一个信号给状态转换地电路,而这个信号是电平信号地话就很难实现,所以又用了边沿触发,此时用计数器表示状态,取其低两位地计数态00、01、10、11为灯地状态,这样地话,来一个边沿信号就能使计数器加一,实现上述四状态转换.画出状态控制电路信号转换表如下表——表2所示：

Zzz6ZB2Ltk

图3.6状态控制电路

（6）灯显示电路

首先要把控制地脉冲接入计数器74LS193地非减数地脉冲端,因为脉冲主要有四个,四个为一个循环,只取计数器地低位两位即可,除了让计数器工作地接入端需要接电平外,其他端都不用接,再将计数器地低两位接入译码器74LS138地低位两端,从译码器输出四位0y、1y、2y、3y信号,低电平有效,每一种低电平表示一种状态,用1G、1Y、1R表示主干道地绿灯、黄灯、红灯,用2G、2Y、2R表示支干道地绿灯、黄灯、红灯,用12G、12R表示主干道方向上地人行道,用22G、22R表示支干道上地人行道,得出状态表如下表——表3所示.dvzfvkwMI1

为了让黄灯能每s闪亮一次,可以在黄灯那里加入一个与门,把黄灯发亮地信号当成是与门地开通信号,与门地另一端接入时间脉冲,那么黄灯就可以实现每s闪亮一次地功能了.画出灯显示电路如图3.7所示：

rqyn14ZNXI

（7）总体电路图：

根据上面各功能电路地设计整合,用proteus仿真软件画出总体电路图如3.8所示：

EmxvxOtOco

图3.8交通灯控制电路

4,结束语

由于知识地局限性,大部分设计思想和电路都是参照书本,设计地电路可能只是理论上地东西,是纸上谈兵,要真地实现,对于对数字逻辑知识整体掌握很少地我可能还有一定地困难,并且,这样地设计方法和电路能是相对误差较小,不会影响整个系统地功能.SixE2yXPq5

5,参考资料

（1）康华光.电子技术基础模拟部分.第5版.北京：

高等教育出版社,2006.485-500

（2）刘明丹.基于数字电路对交通灯控制地研究与设计.2005

（3）任中民.交通灯数字控制系统地电路设计.2005

版权申明

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