交通灯控制器设计数字课设Word下载.docx
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第一章设计内容及要求
〖基本要求〗
1)用数字电路实现下面功能
南北向绿灯亮,东西向红灯亮30S
南北向黄灯亮,东西向红灯亮6S
南北向红灯亮,东西向绿灯亮30S
南北向红灯亮,东西向绿灯亮6S
图1.1交通灯控制器控制流程图
2)增加自动夜间开关功能,黄灯亮(使用光敏三极管)
3)增加手动功能,方便盲人通过
〖提高要求〗
1)要求显示剩余时间
2)增加拐弯时序
〖主要参考元器件〗:
74LS74,74LS00,74LS168,74LS248,74LS164,74LS08
第二章系统的组成及工作原理
2.1系统的组成:
2.1.1系统原理框图
本次设计的交通灯控制器原理框图如图1.2所示:
图1.2系统原理框图
图中看出此次设计主要由4个大部分组成:
1.脉冲产生电路。
设置好参数R1,R2和C就可以产生交通灯控制器所需要的1秒的脉冲。
2.分频电路。
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;
所以通过两个1/274LS74芯片与秒脉冲连接产生4倍分频(既是4秒的脉冲)。
3.系统控制电路。
选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。
4.显示部分电路。
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。
译码显示用74LS48BCD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74LS192。
2.2工作原理
它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。
秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源,译码器输出两组信号灯的控制信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统的主要部分,由它控制定时器和译码器的工作。
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。
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,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。
第三章单元电路设计、参数计算、器件选择
3.1电路模块设计
3.1.1设计方案
根据设计要求,参考交通灯控制器的逻辑电路主要框图1.1,设计方案可以从以下几部分进行考虑。
1>
.1S标准脉冲和分频器。
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秒为一单位时间,则计数器每计数4秒输出一个脉冲。
这一电路用D触发器(或由其他触发器构成的D类型触发器)即可实现。
2>
.交通灯控制器。
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1.1所示。
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:
表1.1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
东西方向绿:
黄:
红:
南北方向绿:
(3)工作时序。
应满足两个方向的工作时序:
即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和,南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。
时序工作流程图见图1.3所示。
(假设每个单位时间为4秒,则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为20秒、4秒、24秒,一次循环为48秒。
)
图1.3交通灯时序工作流程图
(4)显示控制部分。
3.2单元电路的设计及相关参数计算
1>
.脉冲信号发生器
图1.4脉冲信号产生电路
T1=(R1+2R2)*ln2*C(其中R1=10K,R2=4.7K,C=1000µ
f,结果T1大概为1秒)
2>
.分频器
图1.5分频信号产生电路
因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为5:
6,总时间假设为36秒所以选择4秒为单位时间,通过图1.3可以知道秒脉冲通过它之后产生了4倍分频。
(T=4T1=4秒)
3>
.计数器(74ls164)
图1.6引脚图图1.7真值表
用74LS164八位移位寄存器引脚A,B与引脚Qe,Qf相连接组成扭环形12进制计数器来与各种门电路相连后来控制发光二极管亮的顺序。
74ls164的管脚10(既是引脚Q4),11(既是引脚Q5)和管脚9(既是引脚CR)与74ls11相连后在与东西方向的绿的发光二极管相连控制绿灯;
74ls164的管脚10通过非门74ls04与管脚11都接到74ls08上在与74ls164的管脚9都接到74ls32异或门上在与东西方向上的黄的发光二极管上相连来控制黄灯;
74ls164的管脚11通过74ls04非门与管脚9都连接到74ls08与门上与东西方向的红的发光二极管相连来控制红灯。
74ls164的管脚10,11都与74ls04非门相连接后与管脚9都连接到74ls11上在与南北方向的绿的发光二极管相连来控制绿灯;
74ls164的管脚11通过74ls04非门与管脚10都连接到74ls08与门然后和管脚9通过非门都连接到74ls32异或门上之后与南北方向的黄的发光二极管相连来控制黄灯;
74ls164的管脚11与管脚9连接到与门上后与南北方向的红的发光二极管相连后控制红灯。
也就是说通过各种门电路与74ls164按设计要求的各种连接可以控制发光二极管的发光的顺序。
5>
.显示部分
图1.1374ls192引脚图图1.1474ls48图
图1.15led共阴数码管
通过74ls192的引脚Q0,Q1,Q2,Q3与74ls48的引脚A,B,C,D相连接,然后74ls48的引脚a,b,c,d,e,f,g与led共阴数码管的a,b,c,d,e,f,g引脚相连接这样就可以显示交通灯控制器的时间。
(功能表如下:
表1.2led共阴功能表
参考文献
[1].谢自美.电子线路设计.实验.测试[M].武汉:
华中理工大出版社.1992
[2].彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:
高等教育出版社.1996
[3].江岳.智能仪器[M].合肥:
国科大出版社.1993
[4].程开明.数字电子技术[M]:
重庆.庆大学出版社.1996
[5].唐介.电工学[M].北京:
等教育出版社.1999
附录
附录1:
图交通信号灯控制器设计总图
附录2:
表元器件清单
555芯片
一个
74ls74芯片
74ls00芯片
74ls04芯片
74ls11芯片
74ls08芯片
两个
74ls32芯片
74ls192芯片
四个
74ls48芯片
发光二极管(红)
发光二极管(黄)
发光二极管(绿)
数码管lc5011-11
开关
10k电阻
4.7k电阻
电解电容10µ
f
瓷瓦电容103
74ls164芯片
4>
.各种门电路
图1.874ls04引脚图图1.974ls08引脚图
图1.1074ls00引脚图图1.1174ls32引脚图
图1.1274ls11引脚图
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