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交通灯控制电路.docx
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交通灯控制电路
交通灯控制电路
一、设计内容与要求
1.1设计一个十字路口的交通灯控制电路
1.2基本要求
(1)东西红灯(南北绿灯)亮;
(2)东西红灯(南北绿灯)亮,且南北黄灯闪烁;
(3)南北红灯(东西绿灯)亮;
(4)南北红灯(东西绿灯)亮,且东西黄灯闪烁;
假设绿灯亮12秒,然后黄灯亮2秒,红灯亮14秒。
二、设计方案
交通灯控制电路主要是按照交通规则:
“红灯停,绿灯行,黄灯等一等”来设计的。
主要由控制器、定时器、译码器、秒脉冲信号发生器和显示部分组成。
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。
TL:
表示南北路和东西路绿灯亮的时间间隔为12秒,即车辆正常通行的时间间隔。
定时时间到,TL=1,否则,TL=0。
TY:
表示黄灯亮的时间间隔为2秒。
定时时间到,TY=1,否则,TY=0。
ST:
表示定时器到了规定的时间后,由控制器发出状态转换信号。
由它控制定时器开始下个工作状态的定时。
图2.1电路框图
三、电路的设计
3.1秒脉冲发生器
秒脉冲发生器是由+5V的交流电源来产生100HZ的频率来驱动整个电路的,使电路正常运行。
图3.1.1秒脉冲发生电路图
3.2定时器
设计要求显示部分显示出12秒,2秒的时间,故考虑双时钟输入的十进制计数器74LS192。
74LS192是同步十进制可逆计数器,为双时钟输入,具有同步清零和同步置数等功能。
图3.2.174LS192功能表
图3.2.2定时电路
3.3控制器
控制器是交通管理的核心,它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。
74LS112为带预置和清除端的两组J-K触发器,是下降边沿触发的边沿触发器,JK触发器的状态方程为Qn+1=JQn+KQn,S=R=1。
74LS112芯片的的上升沿来控制译码器使得LED灯正常工作。
图3.3控制器
3.4译码电路
译码器的主要任务是将控制器的输出Q1、Q2的4种工作状态,翻译成东西道、南北道上6个信号灯的工作状态控制器中的信号在送给由芯片74LS08N组成的译码器后再通过电路中的指示灯得到交通灯的逻辑电路,这种电路的结果最终通过小灯的正常闪烁来实现。
图3.4译码电路
3.5显示部分
显示部分由74LS48D和共阴极七段数码管组成,74LS48D作为译码器,对74LS192N的输出信号进行译码,然后通过七段数码管显示出74LS192N的计数。
即交通灯需要显示的时间。
图3.5由74LS48和数码管组成的电路
四、总原理图及元器件清单
4.1仿真
打开Multisim10软件,将电路进行仿真调试。
进行仿真时将J1开光打向接电源处,以确定红绿灯能正常工作,然后再将J1打向接地的一端,让其秒脉冲发生器工作,使得数码管开始倒计时,来控制红绿灯的正常工作。
图4.1.1显示绿灯和红灯的时间图
图4.1.2显示黄灯和红灯的时间图
图4.1.3原理图
图4.1.4PCB图
4.2元器件清单
元件序号
型号
数量
1
74LS112N
2
2
74LS48D
2
3
74LS08N
4
4
74LS192N
2
5
LED灯
6
6
七段数码管
2
7
电阻20
1
8
普通开关
1
9
单刀双掷开关
1
10
直流电源
6
11
交流电源
1
五、结论与心得
在这次课程设计中,通过对交通灯控制电路的设计,使我对数字电路的一般设计和功能有了更深的了解,也提高了我们的逻辑思维能力。
刚开始不知道从何下手,因为当时学习数电时都是些理论的知识点,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
着手电路设计时只知道需要计数器,但究竟是哪一种或哪几种并不清楚,于是就在网上查找,看了一些相关的设计才知道要用74LS192双时钟十进制加法器并查看此计数器相关的知识,才对此计数器功能有所了解。
在该课程设计的过程中,为了满足了题目中的设计要求,我查看了好多份的资料,还做了更改,由于AltiumDesigner中只有七个管脚的数码管,所以对Multism的设计图做了更改,把原先的四个管脚的改为七个管脚的,还加了个电阻才实现了。
这真的很让我开心呀!
发现理论要与实际相结合,才能真正的理解,才能发现自己的不足之处,才知道如何改正。
参考文献
[1]韩学军.数字电子技术基础【M】.北京:
中国电力出版社
[2]阎石.数字电子技术基础【M】.北京:
高等教育出版社.
[3]康华光.电子技术基础【M】.北京:
高等教育出版社.
[4]张庆双.电子元器件的选用与检测[M].机械工业出版社,2002
附录
附图1仿真图
附图2原理图
附图3PCB图
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