《交通灯控制电路设计数电课程设计+数字电路课程设计1234讲课教案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通灯控制电路设计数电课程设计+数字电路课程设计1234讲课教案.doc（21页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。交通灯控制电路设计数电课程设计+数字电路课程设计1234-目录课程题目.2设计要求.2系统框图及说明.2单元电路设计.4仿真过程与效果分析.12体会总结.13参考文献13一课程设计题目：交通灯控制电路设计二设计要求：1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行时间为20秒，时间可设置修改。2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。4、东
2、西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。5、同步设置人行横道红、绿灯指示。三系统框图及说明：1、分析系统的逻辑功能，画出其框图交通灯控制系统的原理框图如图1-1所示。它主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器和脉冲信号发生器组成。脉冲信号发生器用的是555定时器；计时计数器是由74LS160来完成、输出四组驱动信号T0和T3经信号灯转换器(4片7448)来控制信号灯工作，主控电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。（图1-1）2、信号灯转换器状态与车道运行状态如下：S0：支干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行；主干道车道
3、的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行S1：支干道车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行S2：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行S3：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的黄灯亮，车道缓行,人行道禁止通行G1=1：主干道绿灯亮Y1=1：主干道车道黄灯亮R1=1：主干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；南北方向人行道红灯亮G2=1：支干道车道绿灯亮Y2=1：支干道车道黄灯亮R2=1：支干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；东西方向人行道红灯亮四单元电路设计1主控电路：1).原理：通过一片74LS
4、160，选择其4个状态、分别为(00011011)分别表示主绿支红、主黄支红、主红支绿、主红支00-(30秒)01-(5秒)10-(20秒)11（5秒）循环图。中间延时通过计时电路来实现。2).原器件的选择及参数：若选集成计数器74160，74160是一个具有同步清零、同步置数、可保持状态不变的4位二进制加法计数器。表1-1是它的状态表。表1-174160的状态表CLRLOADENPENTCLKABDCQAQBOCOD0XXXXXXXX00001000POSXXXXABCD1111POSXXXXCount111XXXXXXQA0QB0QC0QD011X1XXXXXQA0QB0QC0QD0设状态
5、编码为：S0=0000S1=0001S2=0010S3=0011，则其状态表为：表1-2状态编码与信号灯关系表QdQcQbQaG1Y1R1G2Y2R20000100001000101000100100011000011001010态的相应控制来分别实现30秒、5秒、25秒。通过7448（2片）译码器和数码管的连接的连接实现几个灯时间的显示。2).原器件的选择及参数：若选集成计数器74160（2片），采用同步整体置数。译码器7448（2片）、7段数码管（2个）等。表1-37447状态表InputsOutputsNo.LTRBIDCBABI/RBO|abcdefg-|-|-|-|-|-0|1|1|
6、0000|1|11111101|1|X|0001|1|01100002|1|X|0010|1|11011013|1|X|0011|1|1111001-|-|-|-|-|-4|1|X|0100|1|01100115|1|X|0101|1|10110116|1|X|0110|1|00111107|1|X|0111|1|1110000-|-|-|-|-|-8|1|X|1000|1|11111119|1|X|1001|1|1110011表1-4状态编码与时间关系表开关(s)ABC时间（T）110052010253001303）电路接法如下：3.支干道计时电路1)原理：通过74LS160(2片)采用串行
7、同步整体置数级连和下一个状态的相应控制来分别实现30秒、5秒、25秒。通过7448（2片）译码器和数码管的连接的连接实现几个灯时间的显示。2).原器件的选择及参数：若选集成计数器74160（2片），采用同步整体置数。译码器7448（2片）、7段数码管（2个）等。基本上与主干道计时电路一样。表1-5状态编码与时间关系表开关(s)ABC时间（T）11003520102030015计数器选用集成电路74190进行设计较简便。74190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。74190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1-474190
8、的状态表CTEND/UCLKLOADABCDQAQBQCQD0XX0XXXXABCD01POS1XXXXCountDown00POS1XXXXCountUp1XXXXXXXQa0Qb0Qc0Qd0图1-5现选用两个74190芯片级联成一个从99倒计到00的计数器，其中作为个位数的74190芯片的CLK接秒脉冲发生器（频率为1），再把个位数74190芯片输出端的QA、QD用一个与门连起来，再接在十位数74190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74190芯片一个脉
9、冲数字减1，相当于借位。具体连接方法如图1-5所示。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1-6预置数（即车的通行时间）功能：如图1-6所示，个开关分别接十位数74190芯片的D、C、B、A端和个位数74190芯片的D、C、B、A端。预置数的范围为698。假如把通行时间设为45秒，就像图-5的接法，A接0，B接1，C接0，D接0，E接0，F接1，G接0，H接1。（接电源相当于接1，悬空相当于接）图1-7向译
10、码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0,它表示倒计时减到数“00”（也即绿灯的预置时间，因为到00时，计数器重新置数），T=1，此时T给译码器一个脉冲号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。接法为：把两个74190计数器的8个输出端用一个或非门连起来。T表示倒计时减到数“05”时。T=1，此时T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。接法为：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用一个与门连接起来。具体连接方法
11、如图1-7所示。4、黄灯闪烁控制要求黄灯每秒闪一次，即黄灯0.5秒亮，0.5秒灭，故用一个频率为2的脉冲与控制黄灯的输出信号用一个与门连进来，再接黄灯。图1-8五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需要有4个时间显示器，10个交通灯。但由于4个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制，所以我在设计图1-8电路的过程中，为了简化电路使画图看起来更加清晰，就只接了1个时间显示器。另外由于人行道的红绿灯跟车道的红绿灯是同步的，分别是：东西方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接南北方向车道的红灯；南北方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接车道的红灯。所以在图1-8电路中就只接了6个灯。2、
12、为了使电路更加直观，我把计数器、信号灯灯转换器等放在一个名为main的子电路中。然后再在子电路外面接输入端和输出端。3、点击启动按钮，然后再打开总开关，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45秒，打开总开关，东西方向车道的绿灯亮，人行道的红灯亮；南北方向车道的红灯亮，人行道的绿灯亮。时间显示器从预置的45秒，以每秒减1，减到数5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45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东西方向灯。如此循环下去。4、修改
13、通车时间为其它的值再进行仿真（时间范围为698秒），效果同3一样，总开关一打开，东西方向车道的绿灯亮，时间倒计数5，车灯进行一次转换，到0秒时又进行转换，而且时间重置为预置的数值，如此循环。六体会总结1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我总共想过两个方案，另一个方案弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。所以我又花了一天的时间做出这个方案，这个相对另一个方案比较简单，包括电路原理和连接，和芯片上的选择。这个方案总共只用了四个芯片，分别为2个74190计数器，2个JK触发器。2、在设计过程，经常会遇到这样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。所以这几天不管是吃饭还是睡觉，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。不过说也奇怪，整天想着这些问题，脑子和身体却一点都不会觉得累。或许是那种渴望得到知识的欲念把疲劳赶到九宵云外去了吧！3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大。七-