數(shù)電課程設(shè)計--交通燈控制器

1、<p>　　數(shù)字電路課程設(shè)計報告書</p><p><b>　　題目：交通燈控制器</b></p><p><b>　　一 實驗?zāi)康?lt;/b></p><p>　　1.綜合應(yīng)用數(shù)字電路知識設(shè)計一個交通燈控制器。了解各種元器件</p><p>　　的原理及其應(yīng)用，鍛煉自己的動手能力和實際解決問

2、題的能力。</p><p>　　2.深入了解交通燈的工作原理。</p><p><b>　　二 實驗要求</b></p><p>　　1）在十字路口的兩個方向上各設(shè)一組紅黃綠燈，顯示順序為其中一個方向是綠燈，黃燈，紅燈，另一方面是紅燈，綠燈，黃燈。</p><p>　　2）設(shè)置一組數(shù)碼管，以計時的方式顯示允許通行或禁止通

3、行時間，其中一個方向上綠燈亮的時間為20秒，另一個方向上綠燈亮的時間是30秒，黃燈亮的時間都是5秒。</p><p>　　3）當(dāng)任何一個方向出現(xiàn)特殊情況，按下手動開關(guān)，其中一個方向常通行，倒計時停止，當(dāng)特殊情況結(jié)束后，按下自動控制開關(guān)，恢復(fù)正常狀態(tài)。</p><p><b>　　三 使用元件</b></p><p><b>　　四 總

4、體方案的設(shè)計</b></p><p>　　1．分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖所示。它主要由控制器、定時器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號源，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器，數(shù)碼管和二極管的工作。 </p><p>　　2．分析系統(tǒng)的狀態(tài)變化，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：

5、 （1）主干道綠燈亮，支干道紅燈亮。表示主干道上的車輛允許通行， 支干道禁止通行。 （2）主干道黃燈亮，支干道紅燈亮。表示主干道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，支干道禁止通行。</p><p>　?。?）主干道紅燈亮，支干道綠燈亮。表示主干道禁止通行，支干道上的車輛允許通行。

6、 （4）主干道紅燈亮，支干道黃燈亮。表示主干道禁止通行，支干道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。</p><p>　　交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如下表所示：</p><p><b

7、>　　五 單元電路的設(shè)計</b></p><p><b>　　秒脈沖產(chǎn)生電路</b></p><p>　　通過555芯片按一定的線路接上不同的電阻和電容就可產(chǎn)生周期不同的方波脈沖，即不同的頻率脈沖。課程設(shè)計需要秒脈沖，利用2個電容，2個電阻。</p><p><b>　　脈沖產(chǎn)生</b></p>

8、;<p><b>　　主控電路</b></p><p>　　在設(shè)計要求中要實現(xiàn)四種狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換，首先要把這四種狀態(tài)以數(shù)字的形態(tài)表示出來。可以兩位二進(jìn)制數(shù)表示所需狀態(tài)（00—Gr, 01—Yr, 11—Rg, 10—Ry）,循環(huán)狀態(tài)：（00—01—11—10—00）</p><p>　　數(shù)字電路課程中介紹的計數(shù)器就是通過有限幾個不同狀態(tài)之間的循環(huán)實

9、現(xiàn)不同模值計數(shù)，由此設(shè)計一模值為4的計數(shù)器，其輸出（代表不同狀態(tài)）既可以循環(huán)轉(zhuǎn)換，而且能夠控制其他部分電路。在課程設(shè)計中利用74LS74（雙上升沿D觸發(fā)器）設(shè)計模4計數(shù)器作為主控部分電路。</p><p><b>　　主控電路：</b></p><p>　　紅綠燈（發(fā)光二極管）顯示電路</p><p>　　紅綠燈顯示是表示電路所處狀態(tài)，受到主控

10、電路控制，即主控電路的輸出（A和B）決定了主干道和支干道的紅綠燈的亮滅情況。</p><p>　　如亮用1表示，滅用0表示，則有，</p><p>　　所以，R=A Y=~AB G=~A~B</p><p>　　r=~A y=A~B g=AB</p><p>　　紅綠燈顯示電路接線如下:</

11、p><p><b>　　計時部分電路</b></p><p>　　計時器狀態(tài)產(chǎn)生模塊：</p><p>　　設(shè)計要求對不同的狀態(tài)維持的時間不同，而且要以十進(jìn)制倒計時顯示出來。采用兩個74LS161完成計時器狀態(tài)產(chǎn)生模塊設(shè)計。</p><p><b>　　設(shè)計思路：</b></p><

12、p>　　要以十進(jìn)制輸出，而又有一些狀態(tài)維持時間超過10秒，則必須用兩個74LS161分別產(chǎn)生個位和十位的數(shù)字信號。顯然，計數(shù)器能夠完成計時功能，我們可以用74LS161設(shè)計，并把它的時鐘cp接秒脈沖。74LS161計數(shù)器是采用加法計數(shù)，要想倒計時，則在74LS161輸出的信號必須經(jīng)過非門處理后才能接入數(shù)碼管的驅(qū)動74LS48，而在顯示是以0---9顯示計時，故在設(shè)計不同模值計數(shù)器確定有效狀態(tài)時，以0000，0001，0010---

13、--1111這些狀態(tài)中靠后的狀態(tài)為有效狀態(tài)。</p><p>　　例如：有效狀態(tài)1011—1100—1101—1110—1111</p><p>　　取非 0100—0011—0010—0001—0000</p><p>　　即 4------3-------2--------1---------0</p><p>&l

14、t;b>　　實現(xiàn)模5的倒計時。</b></p><p>　　1.首先對控制個位輸出的74LS161設(shè)計</p><p>　　按要求對系統(tǒng)的狀態(tài)不同，個位的進(jìn)制也就要求不同。利用系統(tǒng)的狀態(tài)量A,B控制74LS161的置數(shù)端D0D1D2D3。當(dāng)系統(tǒng)處在Gr或Rg狀態(tài)時，個位的進(jìn)制是十（模10），即逢十進(jìn)一，當(dāng)系統(tǒng)處在Yr或Ry狀態(tài)時，個位的進(jìn)制是五（模5），即逢五進(jìn)一，模10

15、時，有效狀態(tài)為0110，0111，1000，-----1111，置D3D2D1D0為0110，模5時有效狀態(tài)為1011，1100，1101，1110，1111，置D3D2D1D為1011，由此有，</p><p>　　D0=D3＝~（~Y~y） D2=~(~G~g) D1=1</p><p>　　當(dāng)狀態(tài)為1111時，74LS161的狀態(tài)必須跳到進(jìn)入下一個循環(huán)，此時進(jìn)位輸出為

16、1，把它的CO非接入置數(shù)端[LD]。</p><p>　　2.再對控制十位輸出的74LS161設(shè)計。同設(shè)計控制個位輸出的74LS161基本類似，用系統(tǒng)狀態(tài)量A,B控制十位74LS161的置數(shù)端D3D2D1D0。當(dāng)系統(tǒng)處于Gr狀態(tài)時置D3D2D1D0為1101，當(dāng)系統(tǒng)處于Yr或Ry時置D3D2D1D0為1111，當(dāng)系統(tǒng)處于Rg時置D3D2D1D0為1110，有，</p><p>　　D3=D

17、2=1 D1=A+B=~G D0=~A+~B=~g</p><p>　　同理我們將CO2非接入置數(shù)端[LD]</p><p><b>　　對一些級聯(lián)的處理</b></p><p>　　當(dāng)計數(shù)超過10秒時，個位需向十位進(jìn)位，此時十位計數(shù)，其它時間其保持不變，通過控制十位的CLK端實現(xiàn)這一功能，個位的CO1非連接十位的CLK端，當(dāng)

18、個位需進(jìn)位，即完成一次循環(huán)，CO1為1，則十位有脈沖,十位開始計數(shù)，其他時刻CO1=0,十位沒有脈沖，十位保持。</p><p>　　設(shè)計時把CO1,CO2的與接入主控電路的雙上升沿D觸發(fā)器的cp，當(dāng)完成一次計時，個位和十位同時完成循環(huán)，此時CO1=CO2=1,（其它時刻為0）cp出現(xiàn)一上升沿，觸發(fā)器計時，即系統(tǒng)跳到下一個狀態(tài)，計時器開始下一次計時。</p><p>　　六. 總系統(tǒng)電路圖