簡(jiǎn)易交通燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)-數(shù)電課程設(shè)計(jì)

1、數(shù)字電子課程設(shè)計(jì) 交通信號(hào)燈控制器 學(xué)校： 河南大學(xué) 專業(yè)： 自動(dòng)化 班級(jí)： 07自動(dòng)化 姓名： 張利 學(xué)號(hào)： 2007006042 日期： 2009.12.13到2009.12.27目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)與要求.3二、方案設(shè)計(jì)與論證.3三、單元電路設(shè)計(jì).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(xiàn).9簡(jiǎn)易交通燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時(shí)間15s。2東西方向與南北方向黃燈亮，時(shí)間5s。3南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時(shí)間l0s。4如果發(fā)生緊急事件，可以手動(dòng)控制四個(gè)方向紅燈全亮，禁止該道路的車(chē)輛通行，特殊情況過(guò)后能恢復(fù)正常。二、方案設(shè)計(jì)與論

2、證 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求,我們可以知道這個(gè)交通燈的設(shè)計(jì)是分主次干道的,兩個(gè)方面的時(shí)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(gè)計(jì)數(shù)器,根據(jù)我自己的經(jīng)驗(yàn),東西方向通行15s完,倒計(jì)時(shí)數(shù)字顯示器會(huì)顯示到0,然后切換到南北方向通行10s完之后, 倒計(jì)時(shí)數(shù)字顯示器也會(huì)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(shè)計(jì)一個(gè)16進(jìn)制和一個(gè)11進(jìn)制的計(jì)數(shù)器,根據(jù)我們所學(xué)和知識(shí),可以用兩片74192芯片來(lái)構(gòu)成對(duì)應(yīng)進(jìn)制的計(jì)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(lái)實(shí)現(xiàn)兩種進(jìn)制計(jì)數(shù)器之間的切換;當(dāng)然還有每個(gè)方向倒計(jì)時(shí)只有5s時(shí),黃燈閃,一直到0為

3、止,由于黃燈是當(dāng)兩個(gè)計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)到5時(shí)開(kāi)始閃,我們就可以在這時(shí)發(fā)出一個(gè)脈沖然后一直保持到0,或者是接收05這段時(shí)間的脈沖都可以控黃燈只在到了這段時(shí)間才亮;還有就是一個(gè)緊急開(kāi)關(guān),我們可以控制在出現(xiàn)緊急情況時(shí)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(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換器黃燈控制器交通顯示燈時(shí)間顯示 器緊急開(kāi)關(guān)秒脈沖源 圖11) 正常運(yùn)行時(shí)倒計(jì)數(shù)首先倒計(jì)時(shí)預(yù)置數(shù),通過(guò)秒脈沖源給器發(fā)送秒脈沖,倒計(jì)時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí),驅(qū)動(dòng)時(shí)間顯示器顯示,并且交通燈也正常運(yùn)行,當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)器計(jì)到5s時(shí),我們當(dāng)然同時(shí)可以在時(shí)間顯示器上看到,這時(shí)倒計(jì)時(shí)器驅(qū)動(dòng)黃燈控制器,使正在亮

4、綠燈方向的黃燈閃爍,當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)器計(jì)到0時(shí),驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換器,使倒計(jì)時(shí)器預(yù)置為另一個(gè)進(jìn)制,并同時(shí)控制和改變交通燈的顯示,其實(shí)就是計(jì)數(shù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換器既可以完成進(jìn)制轉(zhuǎn)換,也同時(shí)充當(dāng)了交通燈的轉(zhuǎn)換功能.如此往復(fù)循環(huán).2) 緊急情況時(shí)當(dāng)按下緊急開(kāi)關(guān)時(shí),倒計(jì)時(shí)器一直處于清零狀態(tài),車(chē)輛通行的交通燈四個(gè)方向的紅燈同時(shí)亮起.并且在出現(xiàn)緊急情況后恢復(fù)正常時(shí)通過(guò)緊急開(kāi)關(guān)可以切換哪個(gè)方向先通行. 1) 正常運(yùn)行時(shí)由555定時(shí)器計(jì)時(shí),驅(qū)動(dòng)交通燈選擇器控制交通燈的顯示,當(dāng)一個(gè)方向的計(jì)數(shù)完成之后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖,給通道選擇器, 然后通道選擇器驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到另一個(gè)進(jìn)制,由計(jì)數(shù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換器預(yù)置555定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間,然后再驅(qū)

5、動(dòng)交通燈選擇器控制交通燈的顯示,如此往復(fù),其中555定時(shí)器是由電阻和電容來(lái)控制定時(shí)時(shí)間,其中的計(jì)數(shù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換器就可用一個(gè)數(shù)據(jù)分配器74138來(lái)選擇所需電阻的大小來(lái)控制,通道擇器就可用兩個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成一個(gè)四進(jìn)制的計(jì)數(shù)器,其中兩個(gè)輸出端就可以來(lái)作為計(jì)數(shù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換器74138的輸入,并且這兩個(gè)輸出端還可作為交通燈選擇器74138的輸入2) 緊急情況時(shí)當(dāng)按下緊急開(kāi)關(guān)時(shí),使交通燈選擇器的使能端為0,各個(gè)方向的紅燈直接接到電源,這樣可以使車(chē)輛通行的交通燈四個(gè)方向的紅燈同時(shí)亮起.選擇: 通過(guò)這兩個(gè)方案的對(duì)比,由第二個(gè)方案用的是555定時(shí)器來(lái)計(jì)時(shí),所以無(wú)法顯示倒計(jì) 時(shí)的時(shí)間, 并且在出現(xiàn)緊急情況后恢復(fù)正常時(shí)也不

6、能通過(guò)緊急開(kāi)關(guān)切換哪個(gè)方向先通行.我覺(jué)得第一個(gè)方案更符合我們的實(shí)際要求,所以我選擇了第一個(gè)方案.三、單元電路設(shè)計(jì) 1 倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 這里是采用兩片74192兩片芯片構(gòu)成16和11進(jìn)制計(jì)數(shù)器,控制個(gè)位數(shù)字的74192的減計(jì)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(jìn)制控制器的輸出端。其中兩個(gè)74192的置數(shù)端是由控制十位數(shù)字的74192一個(gè)高位輸出端QD通過(guò)一個(gè)非門(mén)接過(guò)來(lái)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(jì)數(shù)控制端接控制個(gè)位數(shù)字的74192的借位輸出端BO。兩個(gè)74192的清零端都接在緊急開(kāi)關(guān)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741

7、38，該芯片的輸入端A、B、C 分別接倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器中的控制個(gè)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(shí)黃燈亮，應(yīng)把此74138的使能端G1由倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器中的控制十位數(shù)字的74192的輸出端QA與由倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器中的控制個(gè)位數(shù)字的74192的輸出端QD通過(guò)一個(gè)或門(mén)再經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)接過(guò)去。然后6輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5都分別經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)然后都接入一個(gè)或門(mén)，那么或門(mén)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(hào)燈轉(zhuǎn)換電路（計(jì)數(shù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換器） 信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器其實(shí)就是由計(jì)數(shù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，即一個(gè)JK觸發(fā)器，其中J、K端都同時(shí)接高電平，即構(gòu)

8、成了一個(gè)T觸發(fā)器，目的就是實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)功能，其時(shí)鐘輸入端是由倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器中的兩片74192的八個(gè)輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)或門(mén)然后經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)接入。如下圖： 圖54交通燈顯示電路一個(gè)方向的紅燈由信號(hào)燈轉(zhuǎn)換電路的反向輸出端Q和一個(gè)緊急開(kāi)關(guān)的輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)或門(mén)接入,黃燈是由信號(hào)燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端Q和一個(gè)緊急開(kāi)關(guān)的輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)以及一個(gè)黃燈控制電路的輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)1HZ的脈沖源,這三個(gè)輸出端再經(jīng)過(guò)一個(gè)與門(mén)接入,綠燈由信號(hào)燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端Q和一個(gè)緊急開(kāi)關(guān)的輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén),這兩個(gè)輸出端再經(jīng)過(guò)一個(gè)與門(mén)接入;另一個(gè)方向的紅燈由信號(hào)燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端Q和一個(gè)緊急開(kāi)關(guān)的輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)或門(mén)接入,黃燈是由信號(hào)

9、燈轉(zhuǎn)換電路的反向輸出端Q和一個(gè)緊急開(kāi)關(guān)的輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)以及一個(gè)黃燈控制電路的輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)1HZ的脈沖源,這三個(gè)輸出端再經(jīng)過(guò)一個(gè)與門(mén)接入,綠燈由信號(hào)燈轉(zhuǎn)換電路的反向輸出端Q和一個(gè)緊急開(kāi)關(guān)的輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén),這兩個(gè)輸出端再經(jīng)過(guò)一個(gè)與門(mén)接入.其中還加入一人行道的信號(hào)燈,這些燈的接法就是紅燈接在相鄰車(chē)輛信號(hào)燈的綠燈上,綠燈接在相鄰車(chē)輛信號(hào)燈的紅燈上即可,也就是該方向上的車(chē)輛通行,人行道就禁通行,反之,人行道通行.如下圖:5緊急開(kāi)關(guān)該開(kāi)關(guān)這里用的是單刀雙擲開(kāi)關(guān),一端就是接入每個(gè)交通燈,直接接紅燈,其它燈是經(jīng)過(guò)了一個(gè)非門(mén)接入,該端還接入到倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器兩片74192的清零端.另一端是不起作用,其實(shí)也

10、可以用一個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān),該開(kāi)關(guān)不僅能夠在發(fā)生緊急事件，可以手動(dòng)控制四個(gè)方向紅燈全亮。在處理完緊急事件后,第一次開(kāi)始進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)還可以通過(guò)它控制切換選擇哪個(gè)方向開(kāi)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(gè)串聯(lián)的充放電電路，在NE555的7引腳上輸出一個(gè)方波信號(hào)C2上得到一個(gè)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(mén)電路共同作用，以維持7腳上的方波信號(hào)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(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注1NE5551脈沖發(fā)生器274LS1922計(jì)數(shù)器3CL-51614四輸入紅色數(shù)碼管474LS

11、1121JK觸發(fā)器5CD407828輸入或門(mén)6CD4073B23輸入與門(mén)77HC08N22輸入與門(mén)8CC407132輸入或門(mén)974LS04D10非門(mén)10741381數(shù)據(jù)分配器11LH61RGY1728模擬交通燈五、結(jié)論與心得 經(jīng)過(guò)兩周的努力，我終于完成關(guān)于交通燈控制電路的電子課程設(shè)計(jì)，通過(guò)兩周不斷的查資料讓我積累了許多實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，已初步掌握了數(shù)電的應(yīng)用技術(shù)，以及數(shù)字電路的知識(shí)和有關(guān)器件的應(yīng)用，我深刻體會(huì)到了數(shù)子電路技術(shù)對(duì)當(dāng)今現(xiàn)代社會(huì)的重要作用。 經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了許多東西，學(xué)會(huì)了嚴(yán)密的思考，構(gòu)想及怎樣把計(jì)劃付諸于實(shí)際行動(dòng)之中。同時(shí)與社會(huì)的不斷高速發(fā)展的步伐相比，我認(rèn)識(shí)到自己所學(xué)的知識(shí)和技能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，有些實(shí)際性的問(wèn)題還不能夠解決，缺少很多有實(shí)際運(yùn)用價(jià)值的知識(shí)儲(chǔ)備，缺乏應(yīng)有的動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)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(yīng)有的團(tuán)隊(duì)合作精神，有待進(jìn)一步提高，我應(yīng)當(dāng)學(xué)好自己的專業(yè)知識(shí)以適應(yīng)不斷發(fā)展的社會(huì)。 在這次課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了如何有效的利用網(wǎng)絡(luò)資源及圖書(shū)館的藏書(shū)，找到了幾個(gè)很不錯(cuò)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，學(xué)會(huì)了如何看電路圖，識(shí)別電路圖，提高了自己的專業(yè)技能，同時(shí)也培養(yǎng)了自己獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力，也培養(yǎng)了自己認(rèn)