交通燈控制邏輯電路設(shè)計作業(yè)

1、電工電子技術(shù)課程設(shè)計交通燈控制邏輯電路設(shè)計 姓名： 景德鎮(zhèn)陶瓷學院機電學院2008年01月04日目錄一、概述 2二、方案論證 2三、各單元電路的說明 4四 方案實現(xiàn) 6五、安裝與調(diào)試 8六、元件明細表 9七、參考文獻 10八、設(shè)計小結(jié)、體會 10九、交通燈控制系統(tǒng)的電路邏輯圖.11一 、概述為了確保十字路口的車輛順利暢通地行駛，往往都采用自動控制的交通信號燈來進行指揮。其中紅燈（R）亮，表示該條道路禁止通行；黃燈（Y）亮表示停車；綠燈（G）亮表示允許通行。二、設(shè)計任務和要求設(shè)計一個十字路口交通信號燈控制器，其要求如下：1. 設(shè)南北方向的紅、黃、綠燈分別為NSR，NSY，NSG；東西方向的紅、黃

2、、綠燈分別為EWR，EWY，EWG，則滿足圖4.1 的工作流程并且可以并行工作：NSG（EWR） NSR（EWG），黃燈用于閃爍提示綠燈變?yōu)榧t燈。2.滿足兩個方向的工作時序：東西方向紅燈亮的時間應等于南北方向黃、綠燈亮的時間之和；南北方向紅燈亮的時間應等于東西方向黃、綠燈亮的時間之和。時序工作流程見圖4.2所示：圖4.3中，假設(shè)每個單位時間為4秒，則南北、東西方向的綠、黃、紅燈亮的時間分別為24秒、4秒、24秒，一次循環(huán)為48秒。其中紅燈亮的時間為綠燈、黃燈亮的時間之和，黃燈是間歇閃耀。3.十字路口要有數(shù)字顯示裝置，作為時間提示，以便人們更直觀地把握時間。具體要求為：當某方向綠燈亮時，置計數(shù)器

3、為某一個數(shù)值，然后以每秒減1的計數(shù)方式工作，直至減到數(shù)為“0”，十字路口紅、綠燈交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，進入另一個方向的工作循環(huán)。例如：當南北方向從紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈時，置南北方向數(shù)字顯示為24，并使數(shù)顯計數(shù)器開始減“1”計數(shù)，當減法計數(shù)到綠燈滅而黃燈亮（閃耀）時，數(shù)碼管顯示的數(shù)值應為4，當減法計數(shù)到“0”時，黃燈滅，而南北方向的紅燈亮；同時，使得東西方向的綠燈亮，并置東西方向的數(shù)碼管的顯示為24。 4.可以手動調(diào)整脈沖時間，夜間為黃燈閃耀。三、設(shè)計過程1. 課題分析根據(jù)設(shè)計任務和要求，參考交通燈控制器的邏輯電路主要框圖4.1，設(shè)計方案可以從以下幾部分進行考慮。交通燈控制器的系統(tǒng)框.圖 如圖4.1

4、 所示。2.方案論證1.1Hz標準脈沖和分頻器產(chǎn)生穩(wěn)定的秒脈沖信號，確保整個電路裝置同步工作和實現(xiàn)定時控制。因十字路口每個方向綠、黃、紅燈亮時間比例分別為5：1：6，所以，如果選4秒為一單位時間，則計數(shù)器每計數(shù)4秒輸出一個脈沖。這一電路用D觸發(fā)器可實現(xiàn)。 2.計數(shù)器按計時要求記錄秒脈沖的數(shù)目，完成計時任務，向交通燈控制器發(fā)出相應的定時信號，控制兩條道路通車時間和綠燈變紅燈的切換時間。2.交通燈控制器由波形圖可知，計數(shù)器每工作循環(huán)周期為12，所以可以選用12進制計數(shù)器。計數(shù)可以用單觸發(fā)器組成，也可以用中規(guī)模集成計數(shù)器。這里我們選用中規(guī)模74LS164 八位移位寄存器組成扭環(huán)形12進制計數(shù)器。扭環(huán)

5、形計數(shù)器的狀態(tài)表如表1.1所示。根據(jù)狀態(tài)表，我們不難列出東西方向和南北方向綠、黃、紅燈的邏輯表達式： 南北方向東西方向紅 黃 綠 由于黃燈要求閃耀幾次，所以用1Hz的標準脈沖和EWY或NSY黃燈信號相“與”即可。 表4.1 狀態(tài)表 T 計 數(shù) 器 輸 出南 北 方 向東 西 方 向Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5NSG NSY NSREWG EWY EWR 00 0 0 0 0 01 0 00 0 111 0 0 0 0 01 0 00 0 121 1 0 0 0 01 0 00 0 131 1 1 0 0 01 0 00 0 141 1 1 1 0 01 0 00 0 151 1 1 1

6、1 00 00 0 161 1 1 1 1 10 0 11 0 070 1 1 1 1 10 0 11 0 080 0 1 1 1 10 0 11 0 090 0 0 1 1 10 0 11 0 0100 0 0 0 1 10 0 11 0 0110 0 0 0 0 10 0 10 0 4. 譯碼驅(qū)動電路 按照交通燈控制器所處的狀態(tài)進行譯碼，然后驅(qū)動相應的信號燈，指揮道路的行人和車輛。 3. 顯示控制部分顯示控制部分實際上是一個定時控制電路。當綠燈亮時，使減法計數(shù)器開始工作（用對方的紅燈信號控制），每來一個秒脈沖，使計數(shù)器減1，直到計數(shù)器為“0”停止。譯碼顯示可用74LS47 驅(qū)動BCD碼七段

7、譯碼器，計數(shù)器采用可預制加、減計數(shù)器，如74LS168、74LS190、74LS193等。4.手動、自動控制，夜間控制采用選擇開關(guān)進行。置開關(guān)在手動位置，輸入單次脈沖，可以使交通燈處于某一位置上；開關(guān)在自動位置上時，交通信號燈按自動循環(huán)工作方式運行。夜間時，將夜間開關(guān)接通，黃燈將一直閃耀，提醒過往行人注意。四、 方案實現(xiàn)1. 單次手動及脈沖電路如圖3.0所示。單次脈沖是由兩個與非門組成的RS觸發(fā)器產(chǎn)生，當S2在手動位置，且按下S1時，有一個脈沖輸出使74LS164移位計數(shù)，實現(xiàn)手動控制。當S2在自動位置時，由秒脈沖電路經(jīng)分頻后輸出給74LS164，這樣，74LS164為每4秒向前移一位。 S2

8、 手動 自動 74LS00 Q 單次 5v 1s 10k 10k S1&1/274LS741D C11/274LS741D C1秒脈沖2. 控制器電路選用8位寄存器74LS164組成扭環(huán)形十二進制計數(shù)器。3. 計數(shù)顯示電路根據(jù)設(shè)計任務，譯碼顯示選用BCD碼七段譯碼器74LS248，顯示器選用LC5011-11共陰極LED顯示器，計數(shù)器選用可預置加、減法計數(shù)器74LS168。計數(shù)器做成二十四進制減法計數(shù)器。南北方向的數(shù)字顯示電路如圖：南北方向 LC5011-11 CP CP B A U/D 1 CP脈沖信號 置數(shù)信號 1 C B A C B A由圖中可以看出，在減法計數(shù)器開始工作之前，由黃燈亮信

9、號使減法計數(shù)器先置入數(shù)據(jù)，圖中接入U/D和LD的信號就是由黃燈亮（Y=1）時，置入數(shù)據(jù)。黃燈滅（Y=0），而紅燈亮（R=1）時，開始減計數(shù)。4. 交通燈控制系統(tǒng)的電路邏輯圖交通燈控制系統(tǒng)的電路邏輯圖如圖五 安裝調(diào)試5.1 控制器電路調(diào)試 ,譯碼器電路調(diào)試 ,整機調(diào)試。整個交通燈控制系統(tǒng)需要有4個時間顯示器，28個交通燈。我在這里共接了6個時間顯示器，其中4個用于交通倒計時，另外2個用于顯示當前置數(shù)2、點擊啟動按鈕,便可以進行交通燈控制系統(tǒng)的仿真，電路默認把通車時間設(shè)為25秒，打開開關(guān)后，東西方向綠燈亮，“東來西往”的行人車輛都可自由通行；南北方向車道的紅燈亮，南來北往的行人車輛皆禁止通行。時間

10、顯示器從預置的25秒，以每秒減1，減到數(shù)5時，東西方向車道的綠燈轉(zhuǎn)換為黃燈，而且黃燈每秒閃一次，其余燈都不變。減到數(shù)1時，1秒后顯示器又轉(zhuǎn)換成預置的25秒，東西方向車道的黃燈轉(zhuǎn)換為紅燈，人行道的紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈；南北方向車道的紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈，人行道的綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈。如此循環(huán)下去。3、修改通車時間為其它的值再進行仿真（時間范圍為698秒），效果和上面差不多，東西方向車道的綠燈亮，時間倒計數(shù)5，車燈進行一次轉(zhuǎn)換，到0秒時又進行轉(zhuǎn)換，而且時間重置為預置的數(shù)值，如此循環(huán)。六 元器件清單1定時器5551個2十進制同步加/減計數(shù)器74LS1684片3六反相器74LS041片4四2輸入與門74LS082片5三

11、3輸入與門74LS111片6四2輸入或門74LS321片7BCD七段譯碼驅(qū)動器74LS2484片8雙D觸發(fā)器74LS741片98位串入/并出移位寄存器74LS1641片10四2輸入與非門74LS1001片11歐姆電阻10K 2004、4212可調(diào)電阻47K1個13電容10F、4.7F、0.01F2、2、214發(fā)光二級管6個開關(guān)3個16數(shù)碼管LC5011-111個七 參考文獻（1） 電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分） 康華光等編（2） 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石等編 八 設(shè)計小結(jié)、體會 交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和倒計時時間的顯示，基本能實現(xiàn)東西、南北直行和轉(zhuǎn)彎燈的顯示功能。在現(xiàn)實中晚上沒有行人，可以不用交通燈控制，只

12、需要黃燈亮著提醒人們前方有路口即可。那就需要一個始終顯示模塊，指定的時間內(nèi)回到初始狀態(tài)也就是我用的EN=0是的狀態(tài)。只是人為控制，若有24小時的計時會使交通燈的控制智能化。有些城市的交通燈中也有右轉(zhuǎn)燈，這個程序中有很多地方仍然需要改進。通過這次課程設(shè)計，加強了我動手、思考和解決問題的能力.在課程設(shè)計的過程中,我想了很多種方案,對同一個問題(像計數(shù)器的接法)都想了很多種不同的接法,運用不同的芯片進行了比較,最后還是采取了上面的方法進行連接.在連線過程中,經(jīng)常會遇到一些問題,比如接錯線,無意中刪除了一些線等,使自己感覺到有點點的力不從心.從開始做課程設(shè)計那天起,腦中天天都想著同樣的問題,怎么去接線

13、,怎么去把電路弄得更加簡單,怎么別人更容易看懂.你會花更多的時間才會做好.課程設(shè)計有利于提高我們的動手能力,能把我們所學的書本知識運用到實際生活中去.同時也豐富了我們的業(yè)余生活,提高我們對知識的理解能力.&11PQ3Q2Q1Q0T 74LS168U/DLDDCCPPQ3Q2Q1Q0T 74LS168U/DLDDCCPPQ3Q2Q1Q0T 74LS168U/DLDDCCP a.g74LS248D C B A a.g74LS248D C B A88PQ3Q2Q1Q0T 74LS168U/DLDDCCP a.g74LS248D C B A ag74LS248D C B A88秒脈沖1/274LS741D C11/274LS7