交通燈課程設(shè)計交通燈控制器_第1頁
交通燈課程設(shè)計交通燈控制器_第2頁
交通燈課程設(shè)計交通燈控制器_第3頁
交通燈課程設(shè)計交通燈控制器_第4頁
交通燈課程設(shè)計交通燈控制器_第5頁
已閱讀5頁,還剩11頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、數(shù)字邏輯課程設(shè)計報告姓 名: 學(xué) 號: 選課號: 一、設(shè)計題目交通燈控制器二、設(shè)計要求1東西方向為主干道,南北方向為副干道;2主干道通行40秒后,若副干道無車,仍主干道通行,否則轉(zhuǎn)換;4換向時要有4秒的黃燈期;5南北通行時間為20秒,到時間則轉(zhuǎn)換,若未到時,但是南北方向已經(jīng)無車,也要轉(zhuǎn)換。6附加:用數(shù)碼管顯示計時。三、設(shè)計過程1交通控制燈總體設(shè)計方案整個交通控制燈電路可以用主控電路控制交通燈電路的亮燈順序,用計數(shù)器控制亮燈時間并給譯碼器輸入信號以便數(shù)碼管顯示時間,用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生頻率為1Hz的矩形波信號以供計數(shù)器計數(shù)??驁D如下:顯示器 主干道 信號燈計數(shù)器 主控電路 信號燈 副干道單位脈沖 信

2、號燈 十字路口車輛運行情況只有4種可能(在副干道有車時):(1)設(shè)開始時主干道通行,支干道不通行,這種情況下主綠燈和支紅燈亮,持續(xù)時間為40s。(2)40s后,主干道停車,支干道仍不通行,這種情況下主黃燈和支紅燈亮,持續(xù)時間為4s。(3)4s后,主干道不通行,支干道通行,這種情況下主紅燈和支綠燈亮,持續(xù)時間為20s。(4)20s后,主干道仍不通行,支干道停車,這種情況下主紅燈和支黃燈亮,持續(xù)時間為4s。4s后又回到第一種情況,如此循環(huán)反復(fù)。因此,要求主控制電路也有4種狀態(tài),設(shè)這4種狀態(tài)依次為:S0、S1、S2、S3。即:主干道綠燈亮,副干道紅燈亮計數(shù)器由0到40遞增計數(shù)(S0)40S后副干道無

3、車主干道黃燈亮,支干道紅燈亮計數(shù)器由0到5遞增計數(shù)(S1)40S后副干道有車未過20s但副干道已無車20S后副干道有車主干道紅燈亮,支干道黃燈亮計數(shù)器由0到4遞增計數(shù)(S3)主干道紅燈亮,支干道綠燈亮計數(shù)器由0到20遞增計數(shù)(S2) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下:副干道無車20s未到,但已無車S0S1S2S340s后4s后20s后4s后狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 這四個狀態(tài)可以用用一個4進制的異步清零計數(shù)器(74LS160)進行控制并作為主控部分,控制亮燈的順序。再用兩片計數(shù)器(74LS160)控制亮燈時間,分別計數(shù)40、20、4。2主控電路主控電路是由一塊74LS160接成的4進制計數(shù)器,即當(dāng)QC為1時用異步清零法立刻將

4、計數(shù)器清為零,同時,另外兩片74LS160計數(shù)器產(chǎn)生的清零信號與主控電路的計數(shù)器的計數(shù)CLK連接,即當(dāng)計數(shù)器一次計數(shù)完成后(一種的狀態(tài)的亮燈時間過后),計數(shù)器清零,同時主控電路CLK接收一個脈沖,跳至下一狀態(tài)。如此循環(huán)變可實現(xiàn)四個狀態(tài)的輪流轉(zhuǎn)換。3計數(shù)器計數(shù)器的作用:一是根據(jù)主干道和副干道車輛運行時間以及黃燈切換時間的要求,進行40s、20s、4s 3種方式的計數(shù);二是向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號,主控制器根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。計數(shù)器除需要單位脈沖作時鐘信號外,還應(yīng)受主控制器的狀態(tài)控制。計數(shù)器的工作情況為:計數(shù)器在主控制器進入狀態(tài)S0時開始40s計數(shù);若在S0狀態(tài)的40s過后,副干道沒有

5、車,則使主控制器始終清零,保持在S0狀態(tài)(單刀雙擲開關(guān)處于高電平),繼續(xù)保持主干道路燈亮,副干道紅燈亮。40s后如果副干道有車,則恢復(fù)主控制器正常狀態(tài)(單刀雙擲開關(guān)處于低電平),計數(shù)器產(chǎn)生歸零脈沖,并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號,使計數(shù)器歸零,主控制器進入狀態(tài)S1,計數(shù)器開始4s計數(shù),4s后又產(chǎn)生歸零脈沖,并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號,使計數(shù)器歸零,主控制器進入狀態(tài)S2,計數(shù)器開始20s計數(shù);如果副干道一直有車則20s后也產(chǎn)生歸零脈沖,使主控制器進入S3狀態(tài),如果在20s內(nèi)沒有車,則給主控制器傳送一個脈沖信號(即按下按鍵開關(guān),此時單刀雙擲開關(guān)處于低電平),使主控制器直接跳到S3狀態(tài),同時計數(shù)器清

6、零,計數(shù)器又開始4s計數(shù);4s后同樣產(chǎn)生歸零脈沖,并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號,使計數(shù)器歸零,主控制器回到狀態(tài)S0,開始新一輪循環(huán)。根據(jù)以上分析,設(shè)40s、4s 、20s、4s計數(shù)的清零信號分別為A、B、C,D,S0狀態(tài)時副干道有車信號為P,S2狀態(tài)時副干道有車信號為Q,則計數(shù)器的歸零信號S為: S=A+B+C+D+QA=··(Q2高位)B=··(Q1高位)C=··(Q2低位)D=··(Q2低位)Q=1主控制器的歸零信號為: P=··1電路圖如下:4燈控電路主控制器的4種狀態(tài)分別要控制主、支干道

7、紅、黃、綠燈的亮與滅。設(shè)燈亮為1,燈滅為0,則交通控制燈的譯碼電路的真值表如下:交通控制燈的譯碼電路的真值表主控制器狀態(tài)主干道支干道 X1 X0紅燈R 黃燈Y 綠燈G紅燈R1 黃燈Y1 綠燈G1S0 0 0 S1 0 1S2 1 0S3 1 1 0 0 10 1 01 0 01 0 01 0 01 0 00 0 10 1 0由真值表可寫出六盞等的邏輯式,經(jīng)化簡獲的六盞燈邏輯式為:根據(jù)燈控函數(shù)邏輯表達式,可畫出由與門和非門組成的狀態(tài)譯碼器電路,如圖所示。將狀態(tài)控制器,與三色信號燈相連接,構(gòu)成三色信號燈邏輯控制電路,如圖所示:5交通控制燈原理圖元件清單為:元件名稱元件個數(shù)備注計數(shù)器74LS1603

8、塊CLK低電平有效與門10塊與非門1塊非門6塊或非門2塊按鍵開關(guān)1個按下自動彈回單刀雙擲開關(guān)1個7段數(shù)碼管2塊自帶譯碼器函數(shù)發(fā)生器1塊頻率調(diào)至1Hz交通燈6個紅、綠、黃燈各2個674LS160功能簡介Ø CLR是清零端,低電平有效;Ø CLK是脈沖輸入端口,低電平有效;(一般情況下CLK為高電平有效,本次實驗的CLK是低電平有效,設(shè)計電路要特別注意)Ø ABCD數(shù)據(jù)輸入端;Ø LOAD為預(yù)置端,低電平有效;Ø QaQbQcQd數(shù)據(jù)輸出端;Ø ENP,ENT使能控制端;Ø RCO為進位輸出端。74LS160芯片是一個具有清零、

9、置數(shù)、保持、十進制計數(shù)等功能的計數(shù)器。其引腳圖如下:74LS160真值表清零預(yù)置使能時鐘預(yù)置數(shù)據(jù)輸入輸出工作模式RDLDEP ETCPD3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q001111×0111× ×× ×0 ×× 01 1×××× × × ×d3 d2 d1 d0× × × ×× × × ×× × × ×0 0 0 0d3 d2 d

10、1 d0保 持保 持十進制計數(shù)異步清零同步置數(shù)數(shù)據(jù)保持數(shù)據(jù)保持加法計數(shù)四、設(shè)計結(jié)論1數(shù)碼管時序圖上圖是0-18s的時序圖,0-10s內(nèi),低位從0變到9,高位為0,當(dāng)?shù)臀粡?變?yōu)?時,高位從0變?yōu)?,低位繼續(xù)計數(shù)至輸出39。2主控制器時序圖當(dāng)高位計數(shù)至3、低位計數(shù)至9,即過了40s,S0狀態(tài)結(jié)束,主控制器由00變?yōu)?1,同時高位與低位同時清零,進入狀態(tài)S1的計數(shù),4s后,主控制器由01變?yōu)?0,進入狀態(tài)S2,同時高位與低位同時清零,進行20s的計數(shù),之后進入S3狀態(tài),最后再回到S0狀態(tài),如此循環(huán)。3交通燈時序圖當(dāng)40s時,主控制器由00變?yōu)?1,則主干道綠燈滅,副干道不變,在主控制器為01的4s

11、內(nèi),主干道黃燈一直亮,4s后,主干道黃燈滅,紅燈亮,副干道由紅燈變?yōu)榫G燈,進入S2狀態(tài);S2狀態(tài)結(jié)束時已經(jīng)是總第64s,進入S3時,主干道維持不變,副干道綠燈滅,黃燈亮,由S3進入S0時,主干道紅燈滅,綠燈亮,副干道黃燈滅,紅燈亮,然后重復(fù)。4特殊情況(副干道無車)時序圖當(dāng)主干道通行時,40s后副干道無車,則將單刀雙擲開關(guān)撥至高電平(圖中雙擲開關(guān)一直處在高電平),由上圖可以看到40s后主控制器仍處在S0狀態(tài),兩個數(shù)碼管歸零,重新計數(shù)。脈沖當(dāng)單刀雙擲開關(guān)撥至低電平,在S2狀態(tài)內(nèi)(總第44-64s內(nèi)),若副干道無車,則按下按鍵開關(guān),給一個脈沖(由于時間極短,原圖中未能顯示,上圖中的脈沖式加上去的,

12、便于觀察),則主控制器直接跳入S2狀態(tài),同時譯碼管歸零,重新開始S2狀態(tài)的計數(shù)。5結(jié)果分析通過以上分析,交通控制燈的要求全部實現(xiàn)。6設(shè)計中遇到的問題(1)交通74LS160的CLK 是低電平有效,設(shè)計的時候應(yīng)特別注意;(2)剛開始設(shè)計時,把低位74LS160的RCO通過反相器連到高位的CLK上,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)臀粩?shù)碼管顯示9時,高位已經(jīng)變成1,后改成現(xiàn)在的連接方式,即并行級聯(lián)方式。(3)剛開始總的設(shè)計思路總想不出來,后來通過翻閱有關(guān)書籍和上網(wǎng)查詢,最終確定了試驗總體思路;(4)實驗中CLK的產(chǎn)生本應(yīng)使用555定時器,但沒有調(diào)出來,由于電子實驗課上使用的是1Hz的函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生脈沖,故本實驗也采用這種方式。7設(shè)計心得和體會本次實驗采用multisim搭建電路,最后仿真成功。設(shè)計過程中出現(xiàn)

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論