交通灯控制器的设计Word文档格式.docx
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四、信号转换方案………………………………..4
五、倒计时计数器………………………………..5
六、仿真过程与效果分析…………………………9
七、总结……………………………………………11
八、附件一…………………………………………12
九、附件二…………………………………………13
一、题目:
交通灯控制电路的设计
要求:
①满足如图所示工作流程图:
②主干道黄灯亮时,支干道红灯以1Hz的频率闪烁;
支干道黄灯亮时,主干道主干道红灯以1Hz的频率闪烁。
③主、支干道各信号灯亮时,需配合有时间提示,以数字显示出来,方便行人与机动车观察。
主、支干道各信号灯亮的时间均以每秒减“1”的计数方式工作,直至减到“0”后主、支干道各信号灯自动转换。
二、分析系统的逻辑功能,画出其框图
交通灯控制系统的原理如下
三、信号转换
状态1:
东西方向车道的绿灯亮,车道,人行道通行;
南北方向车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行。
状态2:
东西方向车道的黄灯亮,车道,人行道缓行;
南北方向车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行;
状态3:
东西方向车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行;
南北方向车道的绿灯亮,车道,人行道通行;
状态4:
南北方向车道的黄灯亮,车道,人行道缓行;
四、信号转换方案
选用JK触发器,设状态编码为:
S0=00
S1=01
S2=11
S3=10,其输出为Q1Q0,则其状态表为:
表1状态编码与信号灯关系表
现态
次态
输出
Q1n
Q0n
Q1n+1
Q0n+1
Ga
Ya
Ra
Gb
Yb
Rb
1
五、倒计时计数器
十字路口要有数字显示,作为倒计时提示,以便人们更直观地把握时间。
具体为:
当某方向绿灯亮时,置显示器为某值,然后以每秒减1,计数方式工作,直至减到数为“5”和“0”,十字路口绿、黄、红灯变换,一次工作循环结束,而进入下一步某方向的工作循环。
在倒计时过程中计数器还向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0。
作G=0时的卡诺图:
BC00011110
X
A0
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。
计数器选用集成电路74LS192进行设计。
74LS192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。
74192没有专用的清零输入端,但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功能。
表274192的状态表
CTEN
D/U
CLK
LOAD
ABCD
QAQBQCQD
XXXX
POS
CountDown
CountUp
Qa0Qb0Qc0Qd0
现选用两个74LS192芯片级联成一个从可任意设定时间00~99倒计至00的计数器,其中作为个位数的74LS192芯片的CLK接秒脉冲发生器(频率为1),再把个位数74LS192芯片输出端的QA、QD用一个与门连起来,再接在十位数74LS192芯片的CLK端。
当个位数减到0时,再减1就会变成9,0(0000)和9(1001)之间的QA、QD同时由0变为1,把QA、QD与起来接在十位数的CLK端,此时会给十位数74192芯片一个脉冲数字减1,相当于借位。
具体连接方法如图一:
图1
信号LD由两个芯片的8个输出端用或门连起来,决定倒计时是置数,还是计数。
工作开始时,LD为0,计数器预置数,置完数后,LD变为1,计数器开始倒计时。
当倒计时减到数00时,LD又变为0,计数器又预置数,之后又倒计时,如此循环下去。
图2
预置数(即车的通行时间)功能:
如图2所示,8个开关分别接十位数74192芯片的D、C、B、A端和个位数74192芯片的D、C、B、A端。
预置数的范围为6~98。
假如把通行时间设为23秒,就像图1的接法,H接0,J接0,K接1,L接0,8接0,4接1,2接0,1接1。
(接电源相当于接1,接地相当于接0)
图3
向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0:
T0表示倒计时减到数“00”(也即绿灯的预置时间,因为到00时,计数器重新置数),T0=1,此时T0给译码器一个脉冲,使信号灯发生转换,一个方向的绿灯亮,另一个方向的红灯亮。
接法为:
把两个74192计数器的8个输出端用一个集成的八输入一输出或门连起来。
T5表示倒计时减到数“05”时。
T5=1,此时T5给译码器一个脉冲,使信号灯发生转换,绿灯的变为黄灯,红灯的不变。
当减到数为“05”(00000101)时,把十位计数器的输出端QA、QB、QC、QD连同个位计数器的输出端QB、QD用一个或非门连起来,再把这个或非门与个位计数器的输出端QA、QC用一个与非门连接起来。
具体连接方法如图3所示。
5.要求黄灯每秒闪一次,用一个频率为1的脉冲一端与控制黄灯的输出信号的JK触发器连接起来,另一端再接到黄灯。
6.整个交通灯控制系统的布局黄灯闪烁控制
如图4所示
图4
六、仿真过程与效果分析
1、根据题目的要求,整个交通灯控制系统指示信号灯及数字显示。
在该电路中使用了4个时间显示器,28个交通灯。
4个时间显示数码管都使用来做为倒计时使用,分别用做主干道与支干道的倒计时。
图5
2、点击启动按钮,便可以进行交通灯控制系统的仿真,电路默认把通车时间设为23秒,打开开关后,东西方向绿灯亮,“东来西往”的行人车辆都可自由通行;
南北方向车道的红灯亮,南来北往的行人车辆皆禁止通行。
时间显示器从预置的25秒,以每秒减1,减到数3时,东西方向车道的绿灯转换为黄灯,而且黄灯每秒闪一次,其余灯都不变。
减到数1时,1秒后显示器又转换成预置的23秒,东西方向车道的黄灯转换为红灯,人行道的红灯转换为绿灯;
南北方向车道的红灯转换为绿灯,人行道的绿灯转换为红灯。
如此循环下去。
七、总结体会
刚拿到题目的时候,还不知道怎么去做,对作品所要求的各项功能的实现都需要太多知识的积累,在经过反复的研究后才得出比较详细的方案.对于ewb仿真软件,之前只是接触过一点而已,在这次作品的设计中要用到很多,只有自己摸索解决,使自身的自学能力得到很大提高。
通过这次课程设计,加强了了动手、思考和解决问题的能力.作品最后获得成功,感觉比较好,虽然花了很多的时间,但学到了很多东西。
做课程设计的时候,将课本重新复习。
增强了对知识的理解,很多以前不是很理解的问题现在都已得到解答。
在课程设计的过程中,想了很多种方案,对同一个问题(例如计数器的接法)都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较,最后还是采取了上述的方法进行连接。
在整个电路的设计中,通过不断的仿真测试,最终使用了三中方案最后才取得成功。
在电路的焊接过程中,很容易接错线,这时候团队的精神就起到很大的作用。
在焊接的过程,由于芯片比较多,需要使用很多跳线,因而使用两个人合作的方式焊接。
电路最后经过两个人发一起焊接最后得到成功。
经过课程设计明白,做任何事情都要认真仔细,否则花再多的时间也不一定会做好。
课程设计有利于提高动手能力,能把所学的书本知识更好的运用到实际生活中去。
同时也丰富了我们的业余生活,提高我们对知识的理解能力.
附件一:
电路仿真总图
附件二:
电路Protel总图
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- 交通灯 控制器 设计