简易交通灯控制的设计Word文档下载推荐.docx
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3.孝彬,555集成电路实用电路集,高等教育2002-8
4.王刚,TTL集成电路应用,机械工业,2000-10
五、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表:
序号
评定项目
评分成绩
1
设计方案正确,具有可行性,创新性(15分)
2
设计结果可信(例如:
系统分析、仿真结果)(15分)
3
态度认真,遵守纪律(15分)
4
设计报告的规化、参考文献充分(不少于5篇)(25分)
5
答辩(30分)
总分
最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)
指导教师签字:
年月日
1.方案设计
根据任务要求,不妨设:
S1:
东西方向通行时间25s;
S2:
东西方向与南北方向黄灯亮,时间5s;
S3:
南北方向通行时间l5s;
S4:
如果发生紧急事件。
表1主电路状态与指示灯状态转换表
主电路
状态
东西方向绿灯G1
南北方向红灯R2
黄灯
Y
东西方向红灯R1
南北方向绿灯G2
S1
S2
S3
S4
主电路要实现S1→S2→S3状态的循环转换,而且可以在任何一个状态进入S4,并能恢复正常工作状态。
S1=25s;
S2=5s;
S3=15s。
基本方案如下
①、S1-S3使用1个74ls112的双JK触发器触发器。
当双JK触发器的JK端都接高电平时,实现T触发器的翻转功能
②、S4使用或门、非门实现,从表1可知:
G1=S3+S4
R2=S1·
~S4
Y=S2·
R1=S3+S4
G2=S3·
③、使用异步置数的十进制计数器74192并配有共阴极8421码的数码管实现。
图1整体方案框图
1、计时器:
使用上升时序,个位、十位两片74192。
进位关联使用个位TCU=十位UP实现数据状态通过判断条件进入选择器74S153。
判断条件成立后执行清零。
2、时序Sx控制:
使用74LS112改装的T触发器2个,实现S1→S2→S3状态的循环转换。
3、判断时钟、Sx:
判断74192和74LS112的状态,满足条件输出74192的清零使能和74LS112的CLK信号。
4、翻译Sx-LED,翻译S1、S2、S3对应LED的5个状态:
5、输出调整电路,令紧急电平开关控制LED的状态。
二.单元电路的设计:
1、秒脉冲电路的选择设计
本实验采用555定时器组成的多谐振荡器,如图2所示,电容的充电电流和放电电流流经不同的路径,充电电流只流经R1,放电电流只流经R2,因此电容的充电时间变为T1=(R1+R2)C1ln2,放电时间变为T2=R2Cln2,故电路的振荡周期为T=(R1+2R2)Cln2。
通过改变R1,R2,C1的值,可改变振荡周期的大小。
图2555电路原理图
2、计时系统电路的选择设计
计时系统主要由两片异步置数的74192计数器和四输入8421码的数码管构成,计数器由两片74192十进制计数器组成两位十进制加法计数器,控制个位数的74192接入脉冲输入,进位输出端接十位数的加计数输入端。
两个芯片上的计数器输入端都接地,清零端接紧急开关,当紧急开关接地时,清零端输入低电平,计数器正常工作,当紧急开关接高电平时,计数器清零停止工作。
74S153的1Y、2Y通过一个或门后接两个74192的预置数端,数据状态通过判断条件进入选择器74S153。
控制个位数的74192的QB、QC经与门接入74S153的B输入端,当个位到达6时,输出为“1”;
控制十位数的74192的QA接74S153的1C2、2C1、2C3,当十位到达1时,输出为“1”。
计数器的输出端分别连接对应数字译码显示器的输入端。
电路如图3所示
图3计时系统电路图
3、状态转换电路的选择设计
状态控制器是交通灯控制电路的核心,直接影响红黄绿三灯的转换。
本设计需要循环的状态一共是三个,分别是S1、S2、S3,由于双JK的74LS112少见,故采用两片74LS73来构成JK触发器,当J和K都接高电平时,相当于T触发器,当时钟信号为高电平时实现状态翻转低电平保持不变。
之后将转换的信号状态送给译码器进行状态翻译,转换电路如图4所示:
图4状态转换电路图
用双JK触发器构成的T触发器,它的现态及次态输出即:
则有:
使2个T触发器的4状态循环变为3状态循环,使用作系统由选择器74153判断。
表274LS73的状态转换表
74LS73
持续时间
00
11
25S
01
10
5S
15S
状态转换图:
图574LS73的状态转换图
4、时钟、状态控制判断系统电路的选择设计
判断系统由双四选一的74S153数据选择器构成,电路图6所示:
图6状态控制电路图
数据选择器输出的逻辑表达式为:
1Y=[1C0(~A~B)+1C1(~AB)+1C2(A~B)+1C3(AB)]·
1G;
2Y=[2C0(~A~B)+2C1(~AB)+2C2(A~B)+2C3(AB)]·
2G;
由图可知:
1C0=1C1=2C0=2C2=0;
1C2=2C1=2C3=QA(十位74192);
1C3=1;
B=QA·
QB(74S153);
A=Q0(JK074LS73);
~1G、~2G分别接Q1(JK174LS73)和~Q1(JK174LS73)状态转换表如下:
表3Q1*和Q1的状态转换表
Q1
Q0
X
5.状态翻译电路的选择设计
状态翻译电路由74LS138(3-8线译码器)实现,电路如图7所示:
图7状态翻译电路图
A=Q0(74LS73)
B=Q1(74LS73)
C接紧急开关
6.紧急开关设计
紧急开关电路如图8所示:
图8紧急开关电路图
当紧急开关接地电平时,74192计数器正常工作,74LS138译码器工作输出为Y0、Y1、Y3,LED灯正常工作;
当紧急开关接高电平时,74192计数器停止。
7.信号灯系统电路设计
信号灯系统由12个不同颜色的LED灯构成的,电路如图9所示:
图9信号灯系统电路图
三.Multisim仿真测试
1.东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮,时间25s。
图10东西方向通行图
2.东西方向与南北方向黄灯亮,时间5s。
图11黄灯显示图
3.南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮,时间15s。
图12南北方向通行图
四.实验体会
通过近10天的课设,让我对模电和数电有了新的认识,尤其是巩固了数电课程知识,加深对基本器件、FF、时序电路、逻辑电路的理解。
并对实验过程中用的仿真软件mulitisim有了更进一步的掌握,虽然过程中出现了好多问题,但慢慢研究之后,请教同学之后,运用自己所学的理论知识做出一件件实物,确实是一件令人愉快的事情,而且在搭硬件时,对各类器件的功能也有了深刻学习,希望在以后能有更多的动手操作机会.
参考资料
【1.】闫石,数字电子技术基础(第五版),高等教育2005
【2.】童诗白,华成英主编,模拟电子技术基础,高等教育2006
【3】.孝彬,555集成电路实用电路集,高等教育2002-8
【4】.王刚,TTL集成电路应用,机械工业,2000-10
【5】.路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]:
北方交通大学,2004
【6】.董玉冰主编.Multisim9在电工电子技术中的应用.[M]:
清华大学出版2008-8.
【7.】
(美)拉贝艾//钱德卡桑//尼克里克z编,国外电子与通信教材系列,电子工业,2012-05-01
附录:
Ⅰ实验设计图
II元器件清单
元件序号
元件编号
型号
主要参数
数量
74192
74LS192
十进制、LOAD低电平有效
74S153
74LS153
2组数据4选1选择器
使能端Ea、Eb低电平有效
J=K=T,2个T触发器
R1,R2
0.05K
C1
100u
6
C2
0.01u
7
74LS138
3-8线译码器
8
G0
74LS00+74LS04
2输入与门
9
G1、G2
74LS00
2输入与非门
G3、G6、G7、G8
74LS04
2输入非门
G4、G9、G10
74LS02+74LS04
2输入或门
12
G5
74LS86
2输入异或门
13
红LED灯
2.5V
14
绿LED灯
15
黄LED灯
16
个(十)位显示器(数码管)
DCD_HEX
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