交通灯控制逻辑电路设计文档格式.docx
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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18,并使数显计数器开始减“1”计数,当减到绿灯灭而黄灯亮(闪耀)时,数显得值应为3,当减到“0”时,此时黄灯灭,而南北方向的红灯亮;
同时,使得东西方向的绿灯亮,并置东西方向的数显为18。
4.可以手动调整和自动控制,夜间为黄灯闪耀。
5.在完成上述任务后,可以对电路进行以下几方面的电路改进或扩展。
(1)在某一方向(如南北)为十字路口主干道,另一方向(如东西)为次干道;
主干道由于车辆、行人多,而次干道的车辆、行人少,所以主干道绿灯亮的时间可以选定为次干道绿灯亮时间的2倍或3倍。
(2)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,而过了十字路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)。
三、设计方案
根据设计任务和要求,参考交通灯控制器的逻辑电路主要框图3.1,设计方案可以从以下几部分进行考虑。
1.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,若选4
秒(也可以3秒)为一单位时间,则计数器每计4秒输出一个脉冲。
这一电路就很容易实现,
2.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表3.1所示。
表3.1状态表
t
计数器输出
南北方向
东西方向
Q0Q1Q2Q3Q4Q5
NSGNSYNSR
EWGEWYEWR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
000000
100000
111000
111100
111110
111111
011111
001111
000111
000011
000001
100
00
001
根据状态表,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:
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。
3.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,计数器材用可预置加、减法计数器,如74LS168、74LS193等。
3.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。
4.汽车模拟运行控制
用移位寄存器组成汽车模拟控制系统,即当某一方向绿灯亮时,则绿灯亮“G”
信号使该路方向的移位通路打开,而当黄、红灯亮时,则使该方向的移位停止。
如图3.4所示,为南北方向汽车模拟控制电路。
图3.4汽车模拟控制电路
四、电路简要说明
1.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。
2.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。
3.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。
4.汽车模拟控制电路
这一部分电路参考图4。
当黄灯(Y)或红灯(R)亮时,则这端为高(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位高电平时,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、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。
五、电路逻辑图
六、元器件清单
PartTypeDesignatorFootprint
74LS00U3DIP14
74LS05U5DIP14
74LS08U12DIP14
74LS08U10DIP14
74LS08U22DIP14
74LS11U13DIP14
74LS32U11DIP14
74LS74U2DIP14
74LS164U23DIP14
74LS168AU14DIP16
74LS168AU15DIP16
74LS168AU17DIP16
74LS168AU16DIP16
4511U19DIP16
4511U18DIP16
4511U21DIP16
4511U20DIP16
CAPR3RAD0.1
CON2J1RAD0.3
DPY_7-SEG_DPDS4DIP18
DPY_7-SEG_DPDS3DIP18
DPY_7-SEG_DPDS2DIP18
DPY_7-SEG_DPDS1DIP18
LAMPDS10RAD0.2
LAMPDS5RAD0.2
LAMPDS6RAD0.2
LAMPDS7RAD0.2
LAMPDS9RAD0.2
LAMPDS8RAD0.2
NE555U1DIP8
RES2R4AXIAL0.3
RES2R5AXIAL0.3
RES2R1AXIAL0.3
RES2R2AXIAL0.3
RES2R6DIP14
SW-SPDTS1TO-126
SWSPDTS2TO-126
SWSPSTS3RAD0.3
七、网络表
[DS1DIP18DPY_7-SEG_DP]
[DS2DIP18DPY_7-SEG_DP]
[DS3DIP18DPY_7-SEG_DP]
[DS4DIP18DPY_7-SEG_DP]
[DS5RAD0.2LAMP]
[DS6RAD0.2LAMP]
[DS7RAD0.2LAMP][DS8RAD0.2LAMP][DS9RAD0.2LAMP][DS10RAD0.2LAMP]
[J1RAD0.3CON2][R1AXIAL0.3RES2][R2AXIAL0.3RES2][R3RAD0.1CAP]
[R4AXIAL0.3RES2][R5AXIAL0.3RES2][R6DIP14RES2][S1TO-126SW-SPDT][S2TO-126SWSPDT][S3RAD0.3SWSPST][U1DIP8NE555][U2DIP1474LS74][U3DIP1474LS00][U5DIP1474LS05][U10DIP1474LS08][U11DIP1474LS32][U12DIP1474LS08][U13DIP1474LS11][U14DIP1674LS168A][U15DIP1674LS168A][U16DIP1674LS168A][U17DIP1674LS168A][U18DIP164511][U19DIP164511][U20DIP164511][U21DIP164511][U22DIP1474LS08][U23DIP1474LS164](GNDS5-1S6-1DS7-1DS8-1DS9-1DS10-1J1-1R3-2S1-1S3-1U1-1U2-7U3-7U5-7U10-7U11-7U12-7U13-7U14-3U14-5U14-6U14-7U14-8U14-10U15-3U15-4U15-6U15-7U15-8U15-10U16-3U16-5U16-6U16-7U16-8U16-10U17-3U17-4U17-6U17-7U17-8U17-10U18-5U18-8U19-5U19-8U20-5U20-8U21-5U21-8U22-7U23-7)(NetR6_2R6-2S3-2U5-5U12-4U12-12U13-1U13-3U23-9)(NetS1_2R4-2S1-2U3-4)(NetS1_3R5-1S1-3U3-2)(NetS2_2S2-2U2-9)(NetU1_2R2-2R3-1U1-2U1-6)(NetU1_7R1-1R2-1U1-7)(NetU2_8U2-8U2-12)(NetU3_1U3-1U3-6)(NetU3_5S2-3U3-3U3-5)(NetU5_6U5-6U11-1U11-4)(NetU5_8U5-8U16-9U17-9)(NetU10_2U5-2U10-2U13-4)(NetU10_3U5-9U10-3U11-2U16-117-1)(NetU10_6U5-11U10-6U11-5U14-1U15-1)(NetU11_3U11-3U12-1)(NetU11_6U11-6U12-9)(NetU12_2U1-3U2-2U2-3U2-6U2-11U12-2U1210U22-2U22-5)(NetU12_3DS6-2U12-3)(NetU12_6DS7-2U12-6)(NetU12_8DS9-2U12-8(NetU1_11DS10-212-11)(NetU13_2U5-3U10-1U12-13U13-2U22-1U23-11(NetU13_6DS8-2U13-6)(NetU13_12DS5-2U13-12)(NetU13_13U5-1U10-5U13-13U23-10)(NetU14_2U14-2U15-15)
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八、PCBNetlist
NetsreportForDocuments\交通灯控制逻辑电路设计.PCB
On13-Jun-2009at19:
41:
55
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- 关 键 词:
- 交通灯 控制 逻辑电路 设计