交通灯设计.docx
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交通灯设计
课程设计说明书
题目数字电子课程设计
课程名称交通灯控制电路的设计
院(系、部、中心)中北学院
专业电子信息工程
班级180932
学生姓名夏良飞
学号18093238
数字电子技术课程设计
一、设计题目
交通灯控制电路的设计
二、设计要求
1、设计一个十字路口的交通灯控制电路,要求东西方向车道和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间主道绿灯35秒,次道绿灯25秒。
2、在绿灯转为红灯时,要求黄灯先亮5秒钟,才能变换运行车道。
3、JIN输入端为一,主支路口都亮红灯十秒。
三、设计器件
2片74190(BCD同步加或减计数器)
3片74157(同相输出四2选1数据选择器)
1片74193(可预置四位二进制双时钟可逆计数器)
一个D触发器
一个二输入与门
四、设计思路
主道绿,支道红,主道车道通行,支道车道禁止通行
主道黄,支道红,主道车道缓行,支道车道禁止通行
主道红,支道绿,主道车道禁止通行,支道车道通行
主道红,支道黄,主道车道禁止通行,支道车道缓行
简图如下:
状态
1
2
3
4
主
绿
黄
红
红
时间间隔
35
05
25
05
支
红
红
绿
黄
<五>具体电路设计
由此思路,我们要设计一个控制电路,能输出这四个状态,并且能循环进行。
当进入这个状态时,还要让计数器开始计数,也就是说控制电路也要能控制计数器。
这时应该考虑,用什么集成芯片作为计数器。
我们一般的计数器都是递加的计数器,而74LS190则既可以做加法计数器又可以做减法计数器,则我们尝试用74LS190作为计数器。
根据在网上查到的相关资料74LS190各个端口的作用介绍如下
由介绍可知LD、CT为低电平有效
/D端当为高电平时为减法计数器,当为低电平时是加法计数器。
1.倒计时计数器
当某方向绿灯亮时,置显示器显示某值,然后每秒减1,直至减到数为“5”和“0”,十字路口绿、黄、红灯变换,一次循环结束,而进入下一步某方向的循环。
倒计时显示采用七段数码管作为显示,它由计数器驱动并显示计数器的输出值。
计数器选用两片集成电路74190进行设计。
74190是十进制同步可逆计数器,它具有异步并行置数功能、保持功能。
74190没有专用的清零输入端,但可以借助输出数据间接实现清零功能。
选用两个74190芯片级连成可以从35到00计数的计数器,两片74190的DNUP端口均接高电平,以实现减计数的功能。
其中作为个位数的74190芯片的CLK接秒脉冲发生器(频率为1)。
个位的RCON端口作为十位的脉冲输入端,个位每循环一个周期,就会给此十位74190芯片一个脉冲数字减1,这样就可以完成减数计数了。
然后信号灯进行转换,控制各个路口的交通灯。
计数器的设计连接图如下:
(计数器可以完成从35到00的绿灯的计数,需要控制计数器完成其他灯的计数)
2.计数控制器
74157的连接方法:
(其中,竖着得两片74157的SEL端并联起来与74193的QA相连,另外一个74157的SEL端与75193的QB相连)
74193的连接方法:
(其中74193的UP与控制十位的74190的RCON端相连,并与触发器的D输入端连接,LDN与与门的INST24端相连)
D触发器和与门的连接:
(其中与门的输出端与74190的LDN端连接,触发器的另一输入端与74190的CLK输入端连接,控制74190的输入以控制计数的转换。
)
<六>仿真过程
最后波形:
(一个周期波形图)
(35s---05s放大图)
整个过程波形图如下:
qq(十位)组打开:
q(个位)组打开:
74193的两个输出端打开
74157的四个输出端打开
<七>结果分析
由波形仿真结果分析得,当整个系统在第一状态时主干道绿灯亮,支干道红灯亮,此时给两个计数器置数,绿灯35S,红灯35S。
当主干道计数结束时,给主干道的控制器一个脉冲,使它进入第二状态,即黄灯亮,并给计数器置数,当黄灯计数结束时,支干道的红灯也计数结束。
则主干道进入第三状态,即红灯亮。
而支干道即绿灯亮。
支干道计数结束后,进入第四状态,即黄灯亮。
当黄灯计数结束后,主、支干道同时又进入第一状态,即主干道绿灯亮,支干道红灯亮,便进入了下一循环。
此结果与预期设计结果完全吻合,即达到了要求。
<八>总结
此次数字电路课程设计是我在大学期间的第一次课程设计,开始有些紧张,不过大学生特有的冲劲感让我坚持了下来,由于没有范例,所以课设在开始的很长一段时间都处于设计阶段,不像其他的课题很快就有验收的,功夫不负有心人,经过长时间的设计、连接、调试、修改,终于做好了。
虽然关于这些器件的知识很简单,但能真正的将它应用起来却很难。
学习数电,我们不仅学习各个器件的用途,更要学习的是逻辑思维方式。
根据设计的功能要求,循序渐进,最终找到答案。
严谨的工作态度是完成本次课程设计所必要的。
而借鉴各种参考文献也是解决个别专业问题的方法。
最后,我想说的是,通过本次课程设计让我对各个器件也有了更深刻的了解,而且对于课程设计所使用的软件,我们也应该在课程设计前多做了解,因为熟练地掌握各种课程设计中所要使用的软件,能够显著提高我们课程设计的工作效率,达到事半功倍的效果。
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