數(shù)電課程設(shè)計(jì)--交通燈控制器

1、.數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書系部名稱：電子工程學(xué)院學(xué)生姓名：專業(yè)名稱：微電子班 級(jí)：實(shí)習(xí)時(shí)間：題目：交通燈控制器一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.綜合應(yīng)用數(shù)字電路知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制器。了解各種元器件的原理及其應(yīng)用，鍛煉自己的動(dòng)手能力和實(shí)際解決問題的能力。2.深入了解交通燈的工作原理。二 實(shí)驗(yàn)要求1）在十字路口的兩個(gè)方向上各設(shè)一組紅黃綠燈，顯示順序?yàn)槠渲幸粋€(gè)方向是綠燈，黃燈，紅燈，另一方面是紅燈，綠燈，黃燈。2）設(shè)置一組數(shù)碼管，以計(jì)時(shí)的方式顯示允許通行或禁止通行時(shí)間，其中一個(gè)方向上綠燈亮的時(shí)間為20秒，另一個(gè)方向上綠燈亮的時(shí)間是30秒，黃燈亮的時(shí)間都是5秒。3）當(dāng)任何一個(gè)方向出現(xiàn)特殊情況，按下手動(dòng)開關(guān)，其中一個(gè)方

2、向常通行，倒計(jì)時(shí)停止，當(dāng)特殊情況結(jié)束后，按下自動(dòng)控制開關(guān)，恢復(fù)正常狀態(tài)。三 使用元件器件型號(hào)數(shù)量器件型號(hào)數(shù)量1612LED6082電阻4.7K1043電阻150K1001電阻100歐姆1482電容4.7uF1741電容10315551數(shù)碼管2面包板1斜口鉗1四 總體方案的設(shè)計(jì)1分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖所示。它主要由控制器、定時(shí)器和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時(shí)器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)器，數(shù)碼管和二極管的工作。 主控部分秒脈沖發(fā)生器交通燈倒計(jì)時(shí)控制部分?jǐn)?shù)碼管顯示反饋控制 2分析系統(tǒng)的狀態(tài)變化，列出狀

3、態(tài)轉(zhuǎn)換表： （1）主干道綠燈亮，支干道紅燈亮。表示主干道上的車輛允許通行， 支干道禁止通行。 （2）主干道黃燈亮，支干道紅燈亮。表示主干道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，支干道禁止通行。（3）主干道紅燈亮，支干道綠燈亮。表示主干道禁止通行，支干道上的車輛允許通行。 （4）主干道紅燈亮，支干道黃燈亮。表示主干道禁止通行，支干道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如下表所示：控制狀態(tài)信號(hào)燈狀態(tài)車道運(yùn)行

4、狀態(tài)S0（00）主綠，支紅主干道通行，支干道禁止通行S1（01）主黃，支紅主干道緩行，支干道禁止通行S3（11）主紅，支綠主干道禁止通行，支干道通行S2（10）主紅，支黃主干道禁止通行，支干道緩行五 單元電路的設(shè)計(jì)1) 秒脈沖產(chǎn)生電路通過555芯片按一定的線路接上不同的電阻和電容就可產(chǎn)生周期不同的方波脈沖，即不同的頻率脈沖。課程設(shè)計(jì)需要秒脈沖，利用2個(gè)電容，2個(gè)電阻。脈沖產(chǎn)生2) 主控電路在設(shè)計(jì)要求中要實(shí)現(xiàn)四種狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，首先要把這四種狀態(tài)以數(shù)字的形態(tài)表示出來?？梢詢晌欢M(jìn)制數(shù)表示所需狀態(tài)（00Gr, 01Yr, 11Rg, 10Ry）,循環(huán)狀態(tài)：（0001111000）數(shù)字電路課程中介紹

5、的計(jì)數(shù)器就是通過有限幾個(gè)不同狀態(tài)之間的循環(huán)實(shí)現(xiàn)不同模值計(jì)數(shù)，由此設(shè)計(jì)一模值為4的計(jì)數(shù)器，其輸出（代表不同狀態(tài)）既可以循環(huán)轉(zhuǎn)換，而且能夠控制其他部分電路。在課程設(shè)計(jì)中利用74LS74（雙上升沿D觸發(fā)器）設(shè)計(jì)模4計(jì)數(shù)器作為主控部分電路。主控電路：3) 紅綠燈（發(fā)光二極管）顯示電路紅綠燈顯示是表示電路所處狀態(tài)，受到主控電路控制，即主控電路的輸出（A和B）決定了主干道和支干道的紅綠燈的亮滅情況。如亮用1表示，滅用0表示，則有，AB主紅(R)主黃(Y)主綠(G)支紅(r)支黃(y)支綠(g)00001100010101001110000110100010所以，R=A Y=AB G=ABr=A y=AB

6、g=AB紅綠燈顯示電路接線如下:4) 計(jì)時(shí)部分電路計(jì)時(shí)器狀態(tài)產(chǎn)生模塊：設(shè)計(jì)要求對(duì)不同的狀態(tài)維持的時(shí)間不同，而且要以十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)顯示出來。采用兩個(gè)74LS161完成計(jì)時(shí)器狀態(tài)產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)思路：要以十進(jìn)制輸出，而又有一些狀態(tài)維持時(shí)間超過10秒，則必須用兩個(gè)74LS161分別產(chǎn)生個(gè)位和十位的數(shù)字信號(hào)。顯然，計(jì)數(shù)器能夠完成計(jì)時(shí)功能，我們可以用74LS161設(shè)計(jì)，并把它的時(shí)鐘cp接秒脈沖。74LS161計(jì)數(shù)器是采用加法計(jì)數(shù)，要想倒計(jì)時(shí)，則在74LS161輸出的信號(hào)必須經(jīng)過非門處理后才能接入數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)74LS48，而在顯示是以0-9顯示計(jì)時(shí)，故在設(shè)計(jì)不同模值計(jì)數(shù)器確定有效狀態(tài)時(shí)，以0000，000

7、1，0010-1111這些狀態(tài)中靠后的狀態(tài)為有效狀態(tài)。例如：有效狀態(tài)10111100110111101111取非 01000011001000010000即 4-3-2-1-0 實(shí)現(xiàn)模5的倒計(jì)時(shí)。1.首先對(duì)控制個(gè)位輸出的74LS161設(shè)計(jì)按要求對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)不同，個(gè)位的進(jìn)制也就要求不同。利用系統(tǒng)的狀態(tài)量A,B控制74LS161的置數(shù)端D0D1D2D3。當(dāng)系統(tǒng)處在Gr或Rg狀態(tài)時(shí)，個(gè)位的進(jìn)制是十（模10），即逢十進(jìn)一，當(dāng)系統(tǒng)處在Yr或Ry狀態(tài)時(shí)，個(gè)位的進(jìn)制是五（模5），即逢五進(jìn)一，模10時(shí)，有效狀態(tài)為0110，0111，1000，-1111，置D3D2D1D0為0110，模5時(shí)有效狀態(tài)為1011，

8、1100，1101，1110，1111，置D3D2D1D為1011，由此有，ABD3D2D1D0000110011011110110101011D0=D3（Yy） D2=(Gg) D1=1當(dāng)狀態(tài)為1111時(shí)，74LS161的狀態(tài)必須跳到進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，此時(shí)進(jìn)位輸出為1，把它的CO非接入置數(shù)端LD。2.再對(duì)控制十位輸出的74LS161設(shè)計(jì)。同設(shè)計(jì)控制個(gè)位輸出的74LS161基本類似，用系統(tǒng)狀態(tài)量A,B控制十位74LS161的置數(shù)端D3D2D1D0。當(dāng)系統(tǒng)處于Gr狀態(tài)時(shí)置D3D2D1D0為1101，當(dāng)系統(tǒng)處于Yr或Ry時(shí)置D3D2D1D0為1111，當(dāng)系統(tǒng)處于Rg時(shí)置D3D2D1D0為1110，有，ABD3D2D1D0001101011111111110101111D3=D2=1 D1=A+B=G D0=A+B=g同理我們將CO2非接入置數(shù)端LD對(duì)一些級(jí)聯(lián)的處理當(dāng)計(jì)數(shù)超過10秒時(shí)，個(gè)位需向十位進(jìn)位，此時(shí)十位計(jì)數(shù)，其它時(shí)間其保持不變，通過控制十位的CLK端實(shí)現(xiàn)這一功能，個(gè)位的CO1非連接十位的CLK端，當(dāng)個(gè)位需進(jìn)位，即完成一次循環(huán)，CO1為1，則十位有脈沖,十位開始計(jì)數(shù)，其他時(shí)刻CO1=0,十