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交通灯
数字电路设计报告
——十字路口交通灯
学院名称
:
计算机与电子信息学院
学生姓名
:
郭鹏
专业名称
:
计网
班级
:
创新实验111
学号
:
1107300311
一、课程设计题目
交通灯自动控制系统
二、设计要求:
1)通过数字电路的设计,在面包板上模拟交通红绿灯。
要求分主干道和支干道,每条道上安装绿(主:
G,支:
g)黄(主:
Y,支:
y)红(主:
R,支:
r)三种颜色灯,由四种状态自动循环构成(GrYrRgRy)。
(南北位主路,东西为支路)
2)在交通灯处在不同的状态时,设计一计时器以倒计时方式显示计时,并要求不同状态历时分别为:
Gr:
30秒,Rg:
20秒,Yr,Ry:
5秒。
三、任务和要求
1.设计一个交通信号灯控制器,由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口,在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯,红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。
以便让后来车辆准备停车。
2.主干道亮绿灯时,支干道亮红灯;支干道亮绿灯时,主干道亮红灯。
且主干道每次放行30秒,支干道每次放行20秒,用倒计时显示电路。
3.在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中,要亮5秒黄灯作为过渡,设立5秒计时、显示电路。
以便让后来车辆准备停车。
选做:
倒计时实现电路
四、总体方案的选择
交通灯控制电路分为:
●时脉产生电路:
●状态控制电路
●倒计时电路
●交通灯信号显示电路
时序工作流程:
图.1交通灯控制流程图
交通灯控制系统的原理框图如图.2所示。
它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲发生器等部分组成。
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。
且脉冲同时送入计数器个位与状态控制器,而状态控制器的始能端由计数器的个位与十位的输出端控制,这样可以避免脉冲的不同步。
这样构成的电路思路清晰功能易实现,且芯片较少。
图.2交通灯系统原理框图
仪器及器件
1
计数器
74LS161
三片
2
译码器
74LS139
一片
3
七段译码器
74LS48
两片
4
二输入与非门
74LS00
一片
5
非门
74LS04
四片
6
脉冲产生芯片
555
一片
7
七段LED数码管
两个
8
发光二极管
六个
9
100欧姆4.7K欧姆150K欧姆电阻
R
八,一,一
10
4.7微法、0.01微法电容
C
各一个
五、单元电路的设计
5.11HZ脉冲发生电路:
用555产生,电阻,电容
图⒌1脉冲产生电路
5.2状态控制
图⒌2状态控制电路
由于LS161的输出端按00—01—10—11一直循环下去,所以可以利用QB、QA作为状态输出端。
5.3倒计时电路
用74LS161,74LS48,74LS04,数码管,电阻
图⒌3倒计时电路
当每一状态发生变化时,置入的数据将跟着变。
数码管显示秒数:
主干道支干道
S0:
绿灯29~0红灯(0秒)
S1:
黄灯04~0红灯(5秒)
S2:
红灯19~0绿灯(20秒)
S3:
红灯04~0黄灯(5秒)
数据置入状态表(主干道)
S
状态
十位
个位
SBSA
QDQCQBQA
QDQCQBQA
s0
00
1101
0110
S1
01
1111
1011
S2
10
1110
0110
S3
11
1111
1011
置数端按照以上标置数,就可以实现四种不同状态之间的转换
倒计时功能的实现:
DCBA
DCBA
0110
1001
0111
1000
1000
0111
1001
0110
1010
0101
1011
0100
1100
0011
1101
0010
1110
0001
1111
0000
由表可以看出:
由正计时的6~15的二进制表达非一下,就可得到9、8、7、6、5、4、3、2、1、0。
5.4信号灯
用74LS04,74LS139,发光二极管
图⒌4信号灯电路
S
状态
译码器
主干道
支干道
SBSA
QDQCQBQA
GYR
gyr
S0
00
1101
011
110
S1
01
1111
101
110
S2
10
1110
110
011
S3
11
1111
110
101
六、总体的电路图
七、各单元电路的输入输出波形
八、心得体会
经过两课程设计,我深刻体会到数字电路在实际中的应用,比如,我选择设计的是一个实现倒计时功能的十子路口交通灯,在实践中,我了解并熟悉掌握了74LS161等多种芯片的功能。
通过课程设计,使我感悟最深的是数字电路设计需要的是深厚的知识功底和严谨认真的科学态度。
好的电路设计不仅要求正确,而且是最简单的,我们要的是对整体电路来讲是最简的,尽量在功能齐全的前提下减少所用器件的数量。
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