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)：目錄一 、設(shè)計(jì)任務(wù)書與要求 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)、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 15s2東西方向與南北方向黃燈亮，時(shí)間 5s3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，禁止該道路的車輛通行，特 殊情況過后能恢復(fù)正常。二、方案設(shè)計(jì)與論證根據(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

2、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) 1 6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為止,由于黃燈是當(dāng)兩個(gè)計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)到

3、5 時(shí)開始閃 , 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)。交通燈控制原理圖圖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)，通過秒脈沖源給器發(fā)送秒脈沖，倒計(jì)時(shí)器開始倒計(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

4、,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)按下緊急開關(guān)時(shí)，倒計(jì)時(shí)器一直處于清零狀態(tài)，車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)通過緊急開關(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)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

5、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, 這樣可以使車輛通行的交通燈四個(gè)方向的紅燈同時(shí)亮起.選擇:通過這兩個(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)也不能通過緊急開關(guān)切換哪個(gè)方向先 通行

6、.我覺得第一個(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 通過一個(gè)非門接過來(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BQ兩個(gè)74192的清零端都接在 緊急開關(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 74138，該芯

7、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通過一個(gè)或門再經(jīng) 過一個(gè)非門接過去。然后6輸出端丫0 丫1、丫2、丫3 丫4 Y5都分別經(jīng)過一個(gè)非門然后 都接入一個(gè)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(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

8、都同時(shí)接高電平，即構(gòu)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)過一個(gè)或門然后經(jīng)過一個(gè)非門 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)緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個(gè) 或門接入 ,黃燈是由信號(hào)燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端 Q 和一個(gè)緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個(gè)非 門以及一個(gè)黃燈控制電路的輸出端經(jīng)過一個(gè)1HZ的脈沖源，這三個(gè)輸出端再經(jīng)過一個(gè)與門接入，綠燈由信號(hào)燈轉(zhuǎn)換電路的正向輸出端 Q和一個(gè)緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個(gè)非門，這兩 個(gè)輸出端再經(jīng)過一個(gè)與門接入 ;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

9、一個(gè)緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個(gè)或門接入，黃燈是由信號(hào)燈轉(zhuǎn)換電路的反向輸出端 Q和一個(gè) 緊急開關(guān)的輸出端經(jīng)過一個(gè)非門以及一個(gè)黃燈控制電路的輸出端經(jīng)過一個(gè)1HZ的脈沖源，這三個(gè)輸出端再經(jīng)過一個(gè)與門接入 , 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 關(guān)的輸出端經(jīng)過一個(gè)非門 , 這兩個(gè)輸出端再經(jīng)過一個(gè)與門接入 . 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輛信號(hào)燈的綠燈上, 綠燈接在相鄰車輛信號(hào)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(guān)該開關(guān)這里用的是單刀雙擲開關(guān) ,一端就是接入每個(gè)交通燈 , 直接接紅燈 ,其它燈是經(jīng)

10、 過了一個(gè)非門接入 ,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)也可以用一個(gè)單刀單擲開關(guān) , 該開關(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 , 第一次開始進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)還可以通過它控制切換選 擇哪個(gè)方向開始先通行 .圖76. 脈沖發(fā)生器U5UDTRIGX5血r o iuFR2LJ 15KDISTHRNE55 5LJ 68K+C2CP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 門電路共同作用

11、，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474LS1121JK觸發(fā)器5CD407828輸入或門6CD4073B23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(guān)于交通燈控制電路的電子課程設(shè)計(jì)，通過兩周不斷 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

12、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)資源及圖書館的藏書，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