交通信号控制逻辑电路Word文档下载推荐.docx
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二、设计要求
设计中十字路口交通信号灯控制,要求如下:
1.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,则满足图1交通灯顺序工作流程图并且可以并行工作:
NSG(EWR)→NSR(EWG),黄灯用于闪烁提示绿灯变为红灯。
2.满足两个方向的工作时序:
东西方向红灯亮的时间应等于南北方向黄、绿灯亮的时间之和;
南北方向红灯亮的时间应等于东西方向黄、绿灯亮的时间之和。
时序工作流程见图2所示:
图2交通灯顺序工作流程图
图3交通灯时序工作流程图
图2假设每个单位时间为2秒,则南北东西方向的绿,黄,红灯亮的时间分别为12秒,2秒,12秒,一次循环为24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。
3.十字路口要有数字显示装置,作为时间提示,以便人们更直观地把握时间。
具体要求为:
当某方向绿灯亮时,置计数器为某一个数值,然后以每秒减1的计数方式工作,直至减到数为“0”,十字路口红、绿灯交换,一次工作循环结束,进入另一个方向的工作循环。
例如:
当南北方向从红灯转换成绿灯时,置南北方向数字显示为12,并使数显计数器开始减“1”计数,当减法计数到绿灯灭而黄灯亮(闪耀)时,数码管显示的数值应为2,当减法计数到“0”时,黄灯灭,而南北方向的红灯亮;
同时,使得东西方向的绿灯亮,并置东西方向的数码管的显示为12。
4.可以手动调整脉冲时间,夜间为黄灯闪耀。
三、交通灯基本组成
它主要由控制器、显示控制部分和秒脉冲信号发生器等部分组成。
1.单次手动电路及秒脉冲发生器
单次脉冲是由两个与非门组成的RS触发器产生的;
秒脉冲发生器是该系统中显示控制部分和控制器的标准时钟信号源,可用晶体振荡或RC振荡电路构成。
如图5所示,当按下K1时,有一个冲输出使74LS164移位计数实现手动控制。
K2在自动位置时,由秒冲电路经分频后(4分频),输入给74LS164,这样,74LS164为每4秒向前移一位(计数1次)。
图5单次脉冲电路
1Hz标准脉冲:
因十字路口每个方向绿、黄、红灯亮时间比例分别为5:
1:
6,所以,如果选4秒(也可以任意)为一单位时间,则计数器每计数4秒输出一个脉冲。
在此设计中,秒脉冲发生器由晶本振荡电路组成,发生器发出的波形经过整形,分频获得1HZ的秒脉冲。
电路图如下:
图6秒脉冲电路
2.控制器
控制器是交通管理的核心,它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。
由波形图可知,计数器每工作循环周期为12,所以可以选用12进制计数器。
计数可以用单触发器组成,也可以用中规模集成计数器。
这里我选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环型12进制计数器。
扭环型计数器的状态表如图4所示,根据状态表,列出东西方向和南北方向绿,黄,红灯的逻辑表达试:
南北方向
东西方向
红
黄
绿
图4扭环型计数器的状态表
图7计数器电路
3.显示控制部分
显示控制部分,实际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,使计数器减肥,直到计数器为“0”而停止。
译码显示可用法74LS168BCD码七段译码器,显示器用LC5011—11共阴极LED显示器,计数器采用可预置加、减法计数器,如74LS168、74LS193等。
此设计采用74LS168以减法计数方式工作,当南北方向绿灯亮,而东西方向红亮时,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(EWB=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,由黄灯信号使减法计数器先置入数据,图中接入
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。
图8数字显示部分
4.汽车模拟运行控制部分
此部分为电路扩展部分,可用LED发光二极管模拟汽车行驶电路当某一方向绿灯亮时,这一方向的发光二极管接通,并一个一个向前移动,表示汽车在行驶;
当遇到黄灯亮时,移位发光二极管就停止,而过了十字街口的移位发光二极管继续向前移动;
红灯亮时,则另一方向转为绿灯亮,那么,这一方向的LED发光二极管就开始移位(表示这一方向的车辆行驶);
用移位寄存器组成汽车模拟控制系统。
如图9所示,黄灯(Y)或红灯(R)亮时,RI这端为高(H)电平,在CP移位脉冲作用下,而向前移位,高电平“H”从QH一直移到QA(图中74LS164-1)由于绿灯在红灯和黄灯为高电平时,它为低电平,所以74LS164-1QA的信号就不能送到74LS164-2移位寄存器的RI端。
这样,就模拟了当黄红灯亮时汽车停止的功能而当绿灯亮,黄,红灯灭(G=1,R=0,Y=0)时,74LS164-1和74LS164-2都能在CP移位脉冲作用下向前移位。
这就意味着,绿灯亮时汽车向前运行这一功能。
图9汽车模拟控制电路
四、总电路图
综合以上分析,可得出交通灯的总电路图:
图10交通灯电路
五、设计器材
1.NET系列数字电子技术实验系统
2.5V直流稳压电源
3.交通信号灯及汽车模拟装置
4.集成电路:
74LS164,74LS74,74LS168,74LS248及各种门电路
5.显示:
LC5011-11,发光二极管4个。
6.10K电阻3个
7.开关3个
六、总结
我运用所学的课本知识,以及查阅相关的资料,对设计过程中所遇到的问题都一一的解决了。
经过这次设计证明,将所学的知识和电子设计方法相结合,大大的调动了我的学习积极性,并有利于我系统的科学地培养我的实际动手能力,工程设计能力以及创新设计能了,活跃了我的思维,也激发了我对电子电路设计的兴趣。
作为一名电力专业的大学生,我认识到不仅要学好课本上的知识,还要会把学到的知识应用到实际生活中,要做到理论联系实际。
在充实的课程设计期间,我不仅要查阅资料,还要时常复习学习过的知识,通过温习,我很快就有了设计方案。
在这次课程设计中,我收获很大,通过这次电子技术课程设计,学会了一些基本的画图技巧,能够设计简单的电子电路,同时也对我再学习理论知识提供了很大的帮助。
参考文献:
《电子技术基础――数字部分》主编:
康华光
《电子课程设计指导书》主编:
艾永乐 付子义
《电子电路实验及仿真》主编:
路勇 高文焕
《数字电路于逻辑设计》主编:
曹国清
《电子线路设计-实验-测试》主编:
谢自美(第二版)
《实用电子控制电路》主编:
方大千、鲍萧伟