简易交通灯控制电路的设计课程设计
简易交通灯控制逻辑电路设计-数电课程设计

数字电子课程设计_____交通信号灯控制器学校:河南大学专业:自动化班级: 07自动化姓名:张利学号:目录一、设计任务书与要求 (3)二、方案设计与论证 (3)三、单元电路设计 (4)四、总原理图与单元清单 (8)五、结论与心得 (8)六、参考文献 (9)简易交通灯控制逻辑电路设计一、设计任务与要求1.东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮,时间15s。
2.东西方向与南北方向黄灯亮,时间5s。
3.南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮,时间l0s。
4.如果发生紧急事件,可以手动控制四个方向红灯全亮,禁止该道路的车辆通行,特殊情况过后能恢复正常。
二、方案设计与论证根据设计任务与要求,我们可以知道这个交通灯的设计是分主次干道的,两个方面的时间是不同的,东西方向通行15s,南北方向10s,这就要求我们要有两个计数器,根据我自己的经验,东西方向通行15s完,倒计时数字显示器会显示到0,然后切换到南北方向通行10s完之后, 倒计时数字显示器也会显示到0之后然后切换到南北方向,这样如此循环,这样的话我们就要设计一个16进制和一个11进制的计数器,根据我们所学和知识,可以用两片74192芯片来构成对应进制的计数器,由于是15和10之间循环切换,我们可以用利用JK触发器的翻转功能来实现两种进制计数器之间的切换;当然还有每个方向倒计时只有5s时,黄灯闪,一直到0为止,由于黄灯是当两个计数器倒计时到5时开始闪,我们就可以在这时发出一个脉冲然后一直保持到0,或者是接收0~5这段时间的脉冲都可以控黄灯只在到了这段时间才亮;还有就是一个紧急开关,我们可以控制在出现紧急情况时使用清零端使之清零,并且红灯直接接到电源,使之一直处于亮的状态。
方案一:交通灯控制原理图:图11)正常运行时倒计数首先倒计时预置数,通过秒脉冲源给器发送秒脉冲,倒计时器开始倒计时,驱动时间显示器显示,并且交通灯也正常运行,当倒计时器计到5s时,我们当然同时可以在时间显示器上看到,这时倒计时器驱动黄灯控制器,使正在亮绿灯方向的黄灯闪烁,当倒计时器计到0时,驱动计数进制转换器,使倒计时器预置为另一个进制,并同时控制和改变交通灯的显示,其实就是计数进制转换器既可以完成进制转换,也同时充当了交通灯的转换功能.如此往复循环.2)紧急情况时当按下紧急开关时,倒计时器一直处于清零状态,车辆通行的交通灯四个方向的红灯同时亮起.并且在出现紧急情况后恢复正常时通过紧急开关可以切换哪个方向先通行.1)正常运行时由555定时器计时,驱动交通灯选择器控制交通灯的显示,当一个方向的计数完成之后会产生一个脉冲,给通道选择器, 然后通道选择器驱动计数进制转换器转换到另一个进制,由计数进制转换器预置555定时器的定时时间,然后再驱动交通灯选择器控制交通灯的显示,如此往复,其中555定时器是由电阻和电容来控制定时时间,其中的计数进制转换器就可用一个数据分配器74138来选择所需电阻的大小来控制,通道择器就可用两个JK触发器构成一个四进制的计数器,其中两个输出端就可以来作为计数进制转换器74138的输入,并且这两个输出端还可作为交通灯选择器74138的输入2)紧急情况时当按下紧急开关时,使交通灯选择器的使能端为0,各个方向的红灯直接接到电源,这样可以使车辆通行的交通灯四个方向的红灯同时亮起.选择:通过这两个方案的对比,由第二个方案用的是555定时器来计时,所以无法显示倒计时的时间, 并且在出现紧急情况后恢复正常时也不能通过紧急开关切换哪个方向先通行.我觉得第一个方案更符合我们的实际要求,所以我选择了第一个方案. 三、单元电路设计1.倒计时计数器这里是采用两片74192两片芯片构成16和11进制计数器,控制个位数字的74192的减计数控制端接1HZ的脉冲输入,其中输入端A、C是接在一起并接在进制控制器的输出端。
单片简易交通灯课程设计

单片简易交通灯课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解单片机在交通灯控制系统中的应用,掌握基本电路原理。
2. 使学生掌握单片机编程的基础知识,如指令、循环和条件语句等。
3. 帮助学生了解交通灯工作原理及其在实际生活中的应用。
技能目标:1. 培养学生动手搭建电路的能力,提高实际操作技能。
2. 培养学生运用编程软件进行单片机程序编写和调试的能力。
3. 培养学生分析问题和解决问题的能力,使他们在实际操作中能够灵活运用所学知识。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子科技的兴趣,培养创新精神和实践能力。
2. 培养学生合作学习的意识,提高团队协作能力。
3. 增强学生的安全意识,让他们在操作过程中注意电路安全,养成良好的实验习惯。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,旨在让学生通过动手实践,掌握单片机在交通灯控制系统中的应用。
学生特点:学生处于初中或高中阶段,具备一定的物理知识和逻辑思维能力,对电子科技感兴趣,但实际操作经验有限。
教学要求:教师需结合学生的知识水平和特点,采用循序渐进的教学方法,引导学生主动参与实践,培养他们的动手能力和创新思维。
同时,注重培养学生的安全意识,确保实验过程安全顺利进行。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识运用到实际生活中,提高解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 交通灯系统基础知识:介绍交通灯的工作原理、组成及在实际生活中的应用,关联课本第二章第一节。
- 交通灯的控制逻辑- 交通灯系统的基本组成2. 单片机基础知识:讲解单片机的功能、结构及其在交通灯控制系统中的应用,关联课本第三章。
- 单片机的内部结构- 单片机的编程指令和基本操作3. 电路设计与搭建:学习如何设计并搭建一个简易交通灯控制系统,关联课本第四章。
- 电路元件的选择与应用- 电路图的绘制与解析4. 单片机编程:学习编写简单的程序来控制交通灯,关联课本第五章。
- 编程环境介绍与使用- 基本编程语法和逻辑控制5. 系统调试与优化:教授如何对搭建好的交通灯系统进行调试和优化,关联课本第六章。
交通灯控制器数电课程设计

交通灯控制器数电课程设计交通灯控制器是现代城市交通管理的重要设备之一,它通过控制红绿灯的变化来引导车辆和行人的交通行为。
在这个数电课程设计中,我将介绍一个基于数字电路的交通灯控制器的设计方案。
我们需要明确交通灯控制器的工作原理。
交通灯控制器需要根据交通流量和道路情况来合理地控制红绿灯的变化。
一般来说,交通灯控制器包括计时器、传感器、状态切换逻辑和信号输出等部分。
在这个设计中,我们将使用数字电路来实现交通灯控制器。
数字电路是一种由逻辑门构成的电子电路,它能够对输入信号进行逻辑运算,并输出相应的结果。
我们可以使用逻辑门来实现交通灯控制器的各个部分。
我们需要设计一个计时器来控制红绿灯的变化。
计时器可以根据设定的时间间隔来输出不同的信号。
我们可以使用时钟信号来驱动计时器,每个时钟周期结束时,计时器的值加1。
当计时器的值达到设定的时间间隔时,就会触发一个输出信号,用于控制红绿灯的切换。
我们需要使用传感器来检测交通流量和道路情况。
传感器可以将交通流量和道路情况转化为电信号,并输入到交通灯控制器中。
根据传感器的输入信号,交通灯控制器可以做出相应的决策,例如延长绿灯时间或者提前切换红灯。
然后,我们需要设计状态切换逻辑来根据输入信号决定交通灯的切换。
状态切换逻辑可以根据当前的交通流量和道路情况,以及交通灯的当前状态,来计算下一个交通灯的状态。
例如,当交通流量较大时,状态切换逻辑可以延长绿灯时间;当交通流量较小时,状态切换逻辑可以提前切换红灯。
我们需要设计信号输出部分来控制红绿灯的显示。
信号输出部分可以根据状态切换逻辑计算得到的交通灯状态,输出相应的信号,控制红绿灯的亮灭。
例如,当状态切换逻辑计算得到应该显示绿灯时,信号输出部分就会输出一个绿灯信号,使绿灯亮起。
这个基于数字电路的交通灯控制器的设计方案包括计时器、传感器、状态切换逻辑和信号输出等部分。
通过合理地设计这些部分,并进行适当的调试和优化,我们可以实现一个高效、稳定的交通灯控制器,为城市交通管理提供有力的支持。
简易交通信号灯控制器课程设计

简易交通信号灯控制器课程设计简易交通信号灯控制器课程设计随着城市的不断发展和进步,道路的交通量也越来越大,为了保障路上行车的安全,交通信号灯的作用越来越重要。
因此,交通信号灯的控制技术也越来越成熟,并且不断地在不同的场合应用。
本课程设计是围绕交通信号灯控制技术而设计的,主要涉及到市面上的简易交通信号灯控制器的设计和实现。
主要目的是培养学生对于交通信号灯控制器的设计和实现方面的技术能力和实践能力。
同时,为学生提供实际应用的机会,帮助他们加深对于交通信号灯控制器的认识和了解,为未来的工作奠定基础。
一、课程背景和目的本课程设计的背景是为了帮助学生了解现代交通信号灯控制器的构造和工作原理,以及基本的电子设计和编程技术。
本课程的目的是激发学生处理电子设计、交通工程以及编程方面的兴趣,同时能够掌握设计简易交通信号灯控制器的基本技术和模块化思维能力。
二、课程内容和进度在本课程的整个设计过程中,主要包括以下四部分:1. 课程理论介绍:首先,介绍参与本课程设计的各种材料和工具。
然后,对交通信号灯控制器的基本原理、构造以及应用场景等基础知识做一个深入的介绍。
2. 课程实践操作:具体实践过程分为三步,第一步是制作信号灯控制器的基本框架;第二步是编写信号灯控制程序;第三步是进行信号灯控制器的调试。
3. 完成整个交通信号灯控制器实现:完成整个课程任务,实现对交通信号灯的控制,并对电路进行调试、优化和完整性测试。
4. 实验报告撰写:在实现过程中,需要记录整个电路的设计和实现过程,以便在实验报告中进行总结和反思。
同时,还需要评估实验的结果,并进行后续的改进和优化。
课程进度安排如下:第1阶段:理论介绍(1周)第2阶段:实践操作(2周)第3阶段:完成实现(1周)第4阶段:实验报告撰写(1周)三、教学方法本课程的教学方法主要采用理论与实践相结合的教学方法,注重实践操作的能力培养。
在理论介绍和实践操作环节中,采用展示讲解和互动学习的方式。
交通灯控制器课程设计

目录
1 设计任务及要求 2 总体设计方案 3 控制电路设计
3.1 控制电路工作原理 3.2控制电路设计过程
4 倒计时电路设计
4.1具有同步置数功能的十进制减法计数器设计 4.2主干道和支干道倒计时电路设计
5 译码显示电路设计
5.1动态显示工作原理 5.2动态显示及译码电路设计
共阴极数码管:将每个数码管的公共端(阴极)分别接三-八译码器的输出, 三-八译码器的输入为位选信号;将多个数码管的相同段接在一起,作为段码 输入端。
七段译码
报告要求
CONTENTS
01 封面
02 目录:四号 宋体
03
正文:小四 宋体 1.5 倍行距
04 参考文献 :五号 宋体
一号 宋体
四号 宋体
由具有同步置数功能的十进制减法计数器实现。
将2片级联实现2位十进制减法计数器。
当主干道或者支干道减法计数器值为01时,产生同步置数信 号,将下一状态计数初值置入。
状态
S0
00
S1
01
S2
10
S3
11
主干道预置数
D7D6 D5D4
D3D2 D1D0
0000
0101
0101
0000
0000
0101
0110
○ 黄灯每秒闪亮一次。
总体方案
时钟
红绿 灯
控制器
交通灯控 制器的功 能框图
倒计时 计数器
数码 显示扫描
管
、译码
设主干道绿灯、黄灯、红灯分别为G1、Y1、R1;支 干道绿灯、黄灯、红灯分别为G2、Y2、R2,并且 均用0表示灭,1表示亮,则交通灯有如下四种输出 状态:
状态
简易交通灯控制电路的设计

简易交通灯控制电路的设计交通灯控制电路是现代城市交通管理的重要组成部分,其设计方案的合理性和可靠性对保障人民出行的安全和畅通至关重要。
在本文中,我将介绍一个简单的交通灯控制电路的设计方案,涉及到所需材料、电路设计、电路连接和电路测试等方面,旨在提供一种可行的设计思路及实现方法。
一、所需材料1. PCB板2. AT89C2051单片机3. LCD12864液晶显示屏4. DS1302时钟模块5. 7段LED数码管6. 红绿黄LED发光二极管7. 继电器8. 12V电源适配器9. 74HC595芯片10. 电容、电阻、连接线等二、电路设计本次交通灯控制电路采用单片机AT89C2051作为控制核心,通过LCD12864液晶显示屏展示交通灯状态,并且控制红绿黄三色LED灯。
还采用DS1302时钟模块来实现交通灯的定时控制,以确保交通灯的安全和准确性。
具体的电路设计如下:1.电源模块本电路采用12V电源适配器作为供电来源,将电源接入100uf电解电容并接入AT89C2051芯片VCC引脚,以确保芯片工作电压稳定。
2.时钟模块DS1302时钟模块通过连接到P1.0、P1.1和P1.2引脚来实现对交通灯的定时控制。
还需将时钟模块的CLK、DIO和RST引脚分别连接到AT89C2051芯片的P1.4、P1.5和P1.6引脚来实现数据传输和控制信号输出。
3.LCD显示模块将LCD显示屏的RS、RW和E引脚连接到AT89C2051芯片的P3.0、P3.2和P3.1引脚,将LCD数据引脚DB0-DB7连接到AT89C2051芯片的P2.0-P2.7引脚,以在交通灯控制过程中显示交通灯状态。
4.7段LED数码管模块将74HC595芯片、CD4511译码器和7段LED数码管连接在一起,将74HC595芯片的SER、SRCLK和RCLK引脚连接到AT89C2051芯片的P1.7、P1.5和P1.6,将CD4511译码器的A、B、C、D和O引脚分别连接到74HC595芯片的Q0-Q3和74HC595芯片的Q4引脚,将7段LED数码管的公阴极连接到CD4511译码器的O引脚,在交通灯控制过程中实现倒计时显示。
简易交通信号灯控制器课程设计

简易交通信号灯控制器课程设计一、引言随着现代交通的发展,交通信号灯已经成为城市道路交通管制的重要手段,而交通信号灯控制器则是控制信号灯进行交通管制的核心设备。
为了培养具有较强通信工程和交通路面工程背景的人才,将通信工程、交通路面工程、信息处理等学科有机地结合,研究设计交通信号灯控制器是一项很有意义的学术探索。
本课程设计旨在通过深入研究交通灯控制原理、掌握交通信号灯控制器的硬件组成和软件设计方法,使学生深刻理解交通灯控制器的原理和应用,培养学生独立分析、解决问题和创新思维能力,为未来从事交通路面工程、通信工程等相关领域提供实用的技术知识和经验。
二、课程设计目标本次课程设计旨在使学生通过理论学习和实践操作,达到以下要求:1. 掌握交通信号灯控制器的工作原理和常见的控制策略;2. 熟悉AT89S52单片机结构和软件开发环境,通过实验充分了解单片机驱动硬件和编程方法;3. 了解交通信号灯控制器的硬件组成,掌握电路设计和PCB制作的方法;4. 掌握C语言编程方法,能够独立完成交通信号灯控制器的控制程序设计;5. 发扬团队合作精神,以小组形式完成课程设计,锻炼沟通协作能力。
三、课程内容本次课程设计分三个阶段,主要内容如下:1、理论学习学生首先需要了解交通信号灯的控制原理和常见的控制策略,包括定时控制、检测控制、人工控制和自适应控制等。
学生需要熟悉各种控制策略的特点、适用范围和优缺点,掌握交通信号灯控制器的工作原理和运作过程。
同时,学生还需要了解AT89S52单片机的硬件结构和编程环境,掌握单片机的驱动原理和编程方法。
2、硬件设计在课程的第二阶段,学生需要对交通信号灯控制器的硬件进行设计。
首先,学生需要根据需求设计整个系统的电路结构,包括时钟电路、外设控制电路、干扰电路等。
然后,学生需要使用PCB设计软件制作板子,对电路进行布线和制版,并对板子进行测试和调试,以保证电路正常运作。
3、软件开发在硬件设计完成后,学生需要对交通信号灯控制器的软件进行开发。
简易交通灯控制电路的设计

课程设计任务书课程名称电子线路课程设计课程设计题目简易交通灯控制电路的设计课程设计的内容及要求:一、设计说明与技术指标1.东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮,时间25秒。
2.东西方向与南北方向黄灯亮时间5秒。
3.南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮时间15秒。
4.如果发生紧急事,件可以手动控制四个方向红灯全亮,禁止该道路的车辆通行,特殊情况后能恢复正常。
二、设计要求1. 在选择器件时,应考虑成本。
2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3. 画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化)。
三、实验要求1.根据技术指标制定实验方案;验证所设计的电路。
2.进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料1.童诗白,华成英主编,模拟电子技术基础。
[M]北京:高等教育出版社,2006年。
2.闫石,数字电路基础(第五版),[M]北京:高等教育出版社,2005.3.陈孝兵555集成电路使用电路集高等教育出版社,2002-84.王刚TTL集成电路应用机械工业出版社2000-10五、按照要求撰写课程设计实验报告成绩评定表:指导教师签字:2015 年1 月16 日一、概述随着我国汽车工业的发展,近年来交通事故高发,是一个普遍的问题,因此,交通红绿灯的设计,关乎所有人的生命安全。
本次课设要求完成红绿灯设计电路,且各个方向的时间不相同,但是东西方向可以共用一个红绿灯,南北方向也可以共用一个红绿灯,设计电路中,应该先选择触发器产生波形,计数器进行计数,这样计数时间一定后将进位端连上合适的门电路,产生符合要求的红绿灯设计电路。
二、方案设计设计方框图如图1所示图1. 方案设计方框图设计思路:(1)555芯片构造成多谐振荡器,产生时钟脉冲,时钟脉冲是总电路的控制,为计数器,各个数列提供时钟脉冲。
(2)用一个161的十六进制计数器组成的分频电路,把原来555所组成的时钟脉冲进行分频,555设计产生2HZ的时钟信号,161进行十倍分频,原信号变为0.2HZ这时候作为新的输入信号,用来做下一个161片子的时钟输入端。
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长安大学电子技术课程设计题目简易交通信号灯控制器班级姓名黄红涛指导教师温凯歌日期前言在现代城市中,人口和汽车日益增长,市区交通也日益拥挤,人们的安全问题也日益重要。
因此,红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。
有了交通灯之后人们的安全出行有了很大的保障。
自从交通灯诞生以来,其内部的电路控制系统就不断的被改进,设计方法也开始多种多样,从而使交通灯显得更加智能化。
尤其是近几年来,随着电子与计算机技术的飞速发展,电子电路分析和设计方法有了很大的改进,电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段,这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。
因此,在本次课题为简易交通灯的课程设计中,通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计,提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化。
本设计分为两个部分:第一部分是由定时器、时钟脉冲驱动和控制器组成的秒脉冲信号发生装置;第二部分是有译码器、发光二极管和数码管组成的交通信号灯以及时间显示装置。
各部分采用分模块设计,正文中详细介绍了各模块的功能和原理。
为了完成本次设计,参阅了大量的资料,包括所用到的芯片的详细中英文资料。
搜集和查阅资料是一个漫长但是非常重要的过程,获取各模块电路原理,然后经过讨论比较,结合课题要求,确定出一套最合适的方案。
小组人员花费几天时间,通过图书馆和上网查阅资料,分别查阅到相应资料。
经过商讨,结合现有资料,制定基本框架,并基本定出电路图。
在MULTISIM软件里进行电路仿真,来验证电路的正确性。
通过仿真来验证实验原理和电路的正确性。
在整个过程中,充分发挥主观能动性,将平时所学的理论知识和实际相结合,往往理论可行的东西,实际并不一定能出现结果,这就是我们需要解决的问题,通过问老师或者查资料来分析解决问题。
最后确定仿真没有错误后,汇总电路图。
本设计分为两大部分,交通信号灯以及译码显示电路(时间显示)部分由黄红涛同学和韩白雨同学负责主导设计;秒脉冲信号发生以及控制部分由任永刚同学负责,最后进过整合后得到完整系统。
由于缺少实践经验,并且知识有限,所以本次课程设计中难免存在缺点和错误,敬请老师批评指正。
黄红涛 2010年12月29日目录前言 (2)题目 (4)摘要 (4)关键字 (4)设计要求 (4)正文 (5)第一章系统概述 (5)设计思路 (5)方案论证及原理框图 (5)第二章单元电路设计与分析 (7)秒脉冲发生器 (7)主控电路模块 (9)倒计时计数器模块 (13)交通灯显示模块 (15)第三章系统综述 (18)总体电路图 (18)仿真结果 (19)问题与解决 (20)第四章结束语 (21)第五章参考文献 (21)第六章收获与体会 (22)第七章元器件明细表 (22)第八章鸣谢 (26)教师评语……………………………………………………………………………………27【题目】简易交通信号灯控制器【摘要】在现代城市中,人口和汽车日益增长,市区交通也日益拥挤,人们的安全问题也日益重要。
因此,红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。
有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。
自从交通灯诞生以来,其内部的电路控制系统就不断的被改进,向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调,多值化方向发展,设计方法也开始多种多样,从而使交通灯显得更加智能化。
尤其是近几年来,随着电子与计算机技术的飞速发展,电子电路分析和设计方法有了很大的改进,电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段,这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。
因此,在本次课程设计里,将以传统的设计方法为基础,引入了数字电路,将模拟信号转化为数字信号,利用了数字逻辑这一强大工具,同时还运用了Multisim软件对所设计电路进行了仿真。
【关键字】秒脉冲发生器减计数器主控电路译码电路数码显示管【技术要求】设计一个十字路口的红、绿、黄信号交通灯控制电路,计提要求如下:1.实现定周控制:主干道绿灯45秒,支干道绿灯25秒;2.每次由绿灯转为红灯时,应有5秒黄灯作为过渡,才能变换运行车道;3.分别用红、黄、绿三色发光二极管表示信号灯;4.每一种灯亮的时间都用显示器进行显示,并采用倒计时的方法。
第一章系统论述设计思路本电路要求设计一个主干道绿灯45秒的交通灯控制系统,每次由绿灯变为红灯时应有5秒黄灯作为过渡,分别用红、黄、绿三色发光二极管表示信号灯,并用数码管显示倒计时。
因此,本设计需要一个脉冲产生模块、信号灯模块、数码显示模块和主控模块。
脉冲产生电路用以驱动倒计时电路,置数电路将交通灯亮时间预置到计数电路中,信号灯模块对信号灯的各种状态进行循环控制,倒计时模块以基准时间秒为单位倒计时,数码管显示模块显示倒计时的时间,主控模块对电路的各个模块进行级联控制.其控制流程图如下:方案论证及原理框图根据以上分析,为了实现电路要求,我们可以有以下三个方案:方案一:用555构成的多谐振荡器产生秒脉冲,根据简单移位寄存器只有四个状态,与此时的正好完全相同,因此用移位寄存器构成系统的主控模块,驱动信号灯的显示和计数器的预置数,同时在主干道和支干道上各只需要一个计数器。
根据不同时刻移位寄存器给计数器进行预置数,可以显示不同的倒计时,其控制结构图如下所示:激脉冲信号,然后用分别对支干道和主干道建立电路循环圈。
如下图所示当前一计数器倒计时结束时,产生进位脉冲来控制后一计数器开始工作,而此计数器自身停止工作。
以此进行循环,就可以实现不同时刻电路的显示。
25位计数器。
八十进制4种状态控制信号灯的S0,S1实现预置数用80计数器实现对其他计数器在工作时间上的控制,同时通过化简函数关系式和卡诺图化简实现74190自动置数和减法运算,电路虽然复杂,但逻辑关系清晰,单路一但启动可自动循环,不需要任何开关控制但是在后一计数器开始计数的时候并不能保证前一计数器停止工作。
因此我们选择方案三来完成设计。
它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。
秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源,译码器输出两组信号灯的控制信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统的主要部分,由它控制定时器和译码器的工作。
第二章单元电路设计与分析秒脉冲发生器秒脉冲发生器的选择常见的能产生秒脉冲的期间有晶体振荡器、单稳态触发器、施密特触发器和多谢振荡器等。
晶体振荡器产生的脉冲稳定、精确。
可获得的最低脉冲为32768Hz,本实验需要的是秒脉冲(1Hz),故需要将晶体振荡器产生的脉冲经过15级分频(可用四片74ls161级联实现)才能得到。
单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器都可以直接产生1Hz的脉冲,但单稳态触发器和施密特触发器产生的脉冲是经过对波形的整形后得到的,需要输入波形。
这显然增加了电路的复杂性。
而多谐振荡器则不需要输入波形,直接选取合适的电阻和电容,接上5V的电源,就可以直接产生1Hz的脉冲。
因此,本实验选取多谐振荡器来产生秒脉冲。
多谐振荡器也称无稳态触发器,它没有稳定状态,同时毋须外加发脉冲,就能输出一定频率的矩形脉冲(自激振荡)。
用555实现多谐振需要外接电阻R1,R2和电容C,并外接+5V的直流电源。
只需在+V端接上+5V的电CC源,就能在3脚产生周期性的方波。
多谐振荡器的工作原理如下:接通电后,它经过电阻和对电容C充电,当上升略高于时,比较器C1的输出为“0”,将触发器置“0”,为“0”。
这时,=1,放电管T导通,电容C通过和T放电,下降。
当下降略低于时,比较器C2的输出为“0”,将触发器置“1”,又由“0”变为“1”。
由于=0,放电管T截止,又经过和对电容C充电。
如此重复上述过程,为连续的矩形波。
第一个暂稳状态的脉冲宽度,即从充电上升到所需的(+)Cln2=(+)C第二个暂稳状态的脉冲宽度,即从放电下降到所需的时间:Cln2=振荡周期 T=+(+2)C振荡频率占空比q=tp1T由式可得,占空比大于总是>%50。
若设占空比=%50,又知交通信号灯的振荡周期是1S,可得到本次所需要的元器件阻值:R1≈ΩR2≈ΩC1≈100uFC2≈则T=(1R +2*2R )*C1*ln2=≈,其误差为%,对于交通灯的控制,这个精度已经完全符合要求,用多谐振荡器产生秒脉冲的电路图及其工作波形如下图所示:本次设计的秒脉冲电路图 本次设计的秒脉冲波形图本设计中的倒计时模块的脉冲就运用此555构成的多谢振荡器产生的秒脉冲来驱动。
主控电路模块由于采用该方案,所以,电路控制模块就需要一个80进制计数器,而八十进制计数器的构成有多种方式,现有以下方案可以构成八十进制计数器:1. 采用74ls161级联形成八十进制计数器,其电路图如下:2. 采用74ls160形成八十进制计数器,其电路图如下:虽然采用两种芯片都可以形成八十进制计数器,但是使用74ls160比较前者更加方便,它直接是十进制计数器,而后者是十六进制计数器,因此为了简化计算和电路设计,我们采用74ls160形成八十进制计数器,用于控制其他显示电路。
要实现“主干道绿灯45秒,支干道绿灯25秒”和“每次由绿灯变为红灯时,应有5秒黄灯作为过渡”,则80进制减计数器共有四个状态:状态1:主干道绿灯亮,车道通行;支干道红灯亮,车道禁止通行(80进制计数器由0到44);状态2:主干道黄灯亮,车辆缓行;支干道红灯亮,车辆禁止通行(80进制计数器由45到49);状态3:主干道红灯亮,车辆禁止通行;支干道绿灯亮,车辆通行(80进制计数器由50到74);状态4:主干道红灯亮,车辆禁止通行;支干道黄灯亮,车辆缓行(80进制计数器由74到79)交通灯按照这四种状态一次循环工作,要实现这一功能可以用触发器构成时序电路、移位寄存器和80进制计数器。
本设计只需四个状态转换,用触发器构成的时序电路太复杂,而且不好实现。
四个状态用移位寄存器74ls194也可以实现,只需一个cp 就可以实现状态转换,但在其中要用到开关,不是全自动的,与设计初衷不符合。
如果用80进制计数器,则完全可以实现电路的全自动。
在80进制计数器加到44之后,45进制减计数器停止工作。
自动的跳到5进制减计数器。
当5进制减计数器减到0之后,停止工作,自动跳到25进制减计数器。
当25进制计数器减到0之后,停止工作,自动跳到45进制计数器形成一个循环。
在支路上也是同样的原理。
符号意义的定义:8Q ,7Q ,6Q ,5Q ,4Q ,3Q ,2Q ,1Q 分别代表80进制计数器的八个输出端,其中8Q ,7Q ,6Q ,5Q 为其十位数输出端,4Q ,3Q ,2Q ,1Q 为其个位数输出端。