簡易交通燈控制邏輯電路設計-數(shù)電課程設計

1、數(shù)字電子課程設計 交通信號燈控制器 學校： 河南大學 專業(yè)： 自動化 班級： 07自動化 姓名： 張利 學號： 2007006042 目錄一、設計任務書與要求.3二、方案設計與論證.3三、單元電路設計.4四、總原理圖與單元清單.8五、結(jié)論與心得.8六、參考文獻.9簡易交通燈控制邏輯電路設計一、設計任務與要求1東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間15s。2東西方向與南北方向黃燈亮，時間5s。3南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間l0s。4如果發(fā)生緊急事件，可以手動控制四個方向紅燈全亮，禁止該道路的車輛通行，特殊情況過后能恢復正常。二、方案設計與論證 根據(jù)設計任務與要求,我們可以知道這個交通燈的設

2、計是分主次干道的,兩個方面的時間是不同的,東西方向通行15s,南北方向10s,這就要求我們要有兩個計數(shù)器,根據(jù)我自己的經(jīng)驗,東西方向通行15s完,倒計時數(shù)字顯示器會顯示到0,然后切換到南北方向通行10s完之后, 倒計時數(shù)字顯示器也會顯示到0之后然后切換到南北方向,這樣如此循環(huán),這樣的話我們就要設計一個16進制和一個11進制的計數(shù)器,根據(jù)我們所學和知識,可以用兩片74192芯片來構成對應進制的計數(shù)器,由于是15和10之間循環(huán)切換,我們可以用利用JK觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)功能來實現(xiàn)兩種進制計數(shù)器之間的切換;當然還有每個方向倒計時只有5s時,黃燈閃,一直到0為止,由于黃燈是當兩個計數(shù)器倒計時到5時開始閃,我們

3、就可以在這時發(fā)出一個脈沖然后一直保持到0,或者是接收05這段時間的脈沖都可以控黃燈只在到了這段時間才亮;還有就是一個緊急開關,我們可以控制在出現(xiàn)緊急情況時使用清零端使之清零,并且紅燈直接接到電源,使之一直處于亮的狀態(tài)。方案一： 交通燈控制原理圖:倒計時計數(shù)器計數(shù)進制轉(zhuǎn)換器黃燈控制器交通顯示燈時間顯示 器緊急開關秒脈沖源 圖11) 正常運行時倒計數(shù)首先倒計時預置數(shù),通過秒脈沖源給器發(fā)送秒脈沖,倒計時器開始倒計時,驅(qū)動時間顯示器顯示,并且交通燈也正常運行,當?shù)褂嫊r器計到5s時,我們當然同時可以在時間顯示器上看到,這時倒計時器驅(qū)動黃燈控制器,使正在亮綠燈方向的黃燈閃爍,當?shù)褂嫊r器計到0時,驅(qū)動計數(shù)進

4、制轉(zhuǎn)換器,使倒計時器預置為另一個進制,并同時控制和改變交通燈的顯示,其實就是計數(shù)進制轉(zhuǎn)換器既可以完成進制轉(zhuǎn)換,也同時充當了交通燈的轉(zhuǎn)換功能.如此往復循環(huán).2) 緊急情況時當按下緊急開關時,倒計時器一直處于清零狀態(tài),車輛通行的交通燈四個方向的紅燈同時亮起.并且在出現(xiàn)緊急情況后恢復正常時通過緊急開關可以切換哪個方向先通行. 1) 正常運行時由555定時器計時,驅(qū)動交通燈選擇器控制交通燈的顯示,當一個方向的計數(shù)完成之后會產(chǎn)生一個脈沖,給通道選擇器, 然后通道選擇器驅(qū)動計數(shù)進制轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到另一個進制,由計數(shù)進制轉(zhuǎn)換器預置555定時器的定時時間,然后再驅(qū)動交通燈選擇器控制交通燈的顯示,如此往復,其中55

5、5定時器是由電阻和電容來控制定時時間,其中的計數(shù)進制轉(zhuǎn)換器就可用一個數(shù)據(jù)分配器74138來選擇所需電阻的大小來控制,通道擇器就可用兩個JK觸發(fā)器構成一個四進制的計數(shù)器,其中兩個輸出端就可以來作為計數(shù)進制轉(zhuǎn)換器74138的輸入,并且這兩個輸出端還可作為交通燈選擇器74138的輸入2) 緊急情況時當按下緊急開關時,使交通燈選擇器的使能端為0,各個方向的紅燈直接接到電源,這樣可以使車輛通行的交通燈四個方向的紅燈同時亮起.選擇: 通過這兩個方案的對比,由第二個方案用的是555定時器來計時,所以無法顯示倒計 時的時間, 并且在出現(xiàn)緊急情況后恢復正常時也不能通過緊急開關切換哪個方向先通行.我覺得第一個方案

6、更符合我們的實際要求,所以我選擇了第一個方案.三、單元電路設計 1 倒計時計數(shù)器 這里是采用兩片74192兩片芯片構成16和11進制計數(shù)器,控制個位數(shù)字的74192的減計數(shù)控制端接1HZ的脈沖輸入,其中輸入端A、C是接在一起并接在進制控制器的輸出端。其中兩個74192的置數(shù)端是由控制十位數(shù)字的74192一個高位輸出端QD通過一個非門接過來的，并且低位輸入端A接高電平，控制十位數(shù)字的74192的減計數(shù)控制端接控制個位數(shù)字的74192的借位輸出端BO。兩個74192的清零端都接在緊急開關的一端。如下圖：圖32黃燈控制電路 這里是采用數(shù)據(jù)分配器74138，該芯片的輸入端A、B、C 分別接倒計時計數(shù)器

7、中的控制個位數(shù)字的74192的輸出端QA、QB、QC，為了保證是在顯示器只是在顯示05s時黃燈亮，應把此74138的使能端G1由倒計時計數(shù)器中的控制十位數(shù)字的74192的輸出端QA與由倒計時計數(shù)器中的控制個位數(shù)字的74192的輸出端QD通過一個或門再經(jīng)過一個非門接過去。然后6輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5都分別經(jīng)過一個非門然后都接入一個或門，那么或門的輸出端就是接黃燈的，也即黃燈控制器的輸出端。如下圖：圖43信號燈轉(zhuǎn)換電路（計數(shù)進制轉(zhuǎn)換器） 信號燈轉(zhuǎn)換器其實就是由計數(shù)進制轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，即一個JK觸發(fā)器，其中J、K端都同時接高電平，即構成了一個T觸發(fā)器，目的就是實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)功能，其時鐘輸入

8、端是由倒計時計數(shù)器中的兩片74192的八個輸出端經(jīng)過一個或門然后經(jīng)過一個非門接入。如下圖： 圖54交通燈顯示電路一個方向的紅燈由信號燈轉(zhuǎn)換電路的反向輸出端Q和一個緊急開關的輸出端經(jīng)過一個或門接入,黃燈是由信號燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端Q和一個緊急開關的輸出端經(jīng)過一個非門以及一個黃燈控制電路的輸出端經(jīng)過一個1HZ的脈沖源,這三個輸出端再經(jīng)過一個與門接入,綠燈由信號燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端Q和一個緊急開關的輸出端經(jīng)過一個非門,這兩個輸出端再經(jīng)過一個與門接入;另一個方向的紅燈由信號燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端Q和一個緊急開關的輸出端經(jīng)過一個或門接入,黃燈是由信號燈轉(zhuǎn)換電路的反向輸出端Q和一個緊急開關的輸出端經(jīng)過

9、一個非門以及一個黃燈控制電路的輸出端經(jīng)過一個1HZ的脈沖源,這三個輸出端再經(jīng)過一個與門接入,綠燈由信號燈轉(zhuǎn)換電路的反向輸出端Q和一個緊急開關的輸出端經(jīng)過一個非門,這兩個輸出端再經(jīng)過一個與門接入.其中還加入一人行道的信號燈,這些燈的接法就是紅燈接在相鄰車輛信號燈的綠燈上,綠燈接在相鄰車輛信號燈的紅燈上即可,也就是該方向上的車輛通行,人行道就禁通行,反之,人行道通行.如下圖:5緊急開關該開關這里用的是單刀雙擲開關,一端就是接入每個交通燈,直接接紅燈,其它燈是經(jīng)過了一個非門接入,該端還接入到倒計時計數(shù)器兩片74192的清零端.另一端是不起作用,其實也可以用一個單刀單擲開關,該開關不僅能夠在發(fā)生緊急事

10、件，可以手動控制四個方向紅燈全亮。在處理完緊急事件后,第一次開始進入正常運行狀態(tài)時還可以通過它控制切換選擇哪個方向開始先通行.圖76. 脈沖發(fā)生器圖8 如上圖所示，R6和C2組成一個串聯(lián)的充放電電路，在NE555的7引腳上輸出一個方波信號C2上得到一個三角波，此三角波送到NE555的2腳輸入端。由NE555的內(nèi)部比較器和門電路共同作用，以維持7腳上的方波信號和3腳上的輸出方波。四、總原理圖及元器件清單1總原理圖如圖82元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注1NE5551脈沖發(fā)生器274LS1922計數(shù)器3CL-51614四輸入紅色數(shù)碼管474LS1121JK觸發(fā)器5CD407828輸入或門6CD

11、4073B23輸入與門77HC08N22輸入與門8CC407132輸入或門974LS04D10非門10741381數(shù)據(jù)分配器11LH61RGY1728模擬交通燈五、結(jié)論與心得 經(jīng)過兩周的努力，我終于完成關于交通燈控制電路的電子課程設計，通過兩周不斷的查資料讓我積累了許多實際操作經(jīng)驗，已初步掌握了數(shù)電的應用技術，以及數(shù)字電路的知識和有關器件的應用，我深刻體會到了數(shù)子電路技術對當今現(xiàn)代社會的重要作用。 經(jīng)過這次設計，我學會了許多東西，學會了嚴密的思考，構想及怎樣把計劃付諸于實際行動之中。同時與社會的不斷高速發(fā)展的步伐相比，我認識到自己所學的知識和技能還遠遠不足，有些實際性的問題還不能夠解決，缺少很多有實際運用價值的知識儲備，缺乏應有的動手解決實際問題的能力，缺乏些高效利用及篩選大量資料的能力，缺乏資源共享及應有的團隊合作精神，有待進一步提高，我應當學好自己的專業(yè)知識以適應不斷發(fā)展的社會。 在這次課程設計中，我學會了如何有效的利用網(wǎng)絡資源及圖書館的藏書，找到了幾個很不錯的專業(yè)網(wǎng)站，為以后的查閱專業(yè)方面的信息和相互之間的交流打下了堅實的基礎，學會了如何看電路圖，識別電路圖，提高了自己的專業(yè)技能，同時也培養(yǎng)了自己獨立解決實際問題的能力，也培養(yǎng)了自己認真和