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文檔簡介
1、交通燈系統(tǒng) 用數(shù)電 實現(xiàn)第1頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日設計任務和基本要求用數(shù)字電路設計一個十字路口交通燈信號控制器,要求如下:1、主、支干道交替通行,主干道每次放行30秒,支干道每次放行20秒。2、綠燈亮表示可以通行,紅燈亮表示禁止通行。3、每次綠燈變紅燈時,黃燈先亮5秒(此時另一干道上的紅燈不變)。第2頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日4、十字路口要有數(shù)字顯示,作為時間提示,以便人們更直觀地把握時間。具體要求主、支干道通行時間及黃燈亮的時間均以秒為單位作減計數(shù)。5、在黃燈亮時,原紅燈按1Hz的頻率閃爍。6、要求主、支干道通行時間及黃燈亮的時
2、間均可在099s內任意設定。第3頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日設計方案該交通燈控制系統(tǒng)的組成框圖如下圖所示譯碼、顯示秒脈沖發(fā)生器置數(shù)控制狀態(tài)控制器減法計數(shù)器狀態(tài)譯碼器紅燈閃爍控制器支干道信號燈主干道信號燈交通燈控制系統(tǒng)工作框圖第4頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日狀態(tài)控制器:主要用于記錄十字路口交通的工作狀態(tài),通過狀態(tài)譯碼器分別點亮相應狀態(tài)的信號燈。秒信號發(fā)生器:產生整個定時系統(tǒng)的時基脈沖。減法計數(shù)器:對秒脈沖減計數(shù),達到控制每一種工作狀態(tài)的持續(xù)時間。其回零脈沖使狀態(tài)控制器完成狀態(tài)轉換,同時狀態(tài)譯碼器根據系統(tǒng)下一個工作狀態(tài)決定計數(shù)器下一次減計數(shù)的
3、初始值。減法計數(shù)器的狀態(tài)由BCD譯碼器譯碼、數(shù)碼管顯示。在黃燈亮期間,狀態(tài)譯碼器將秒脈沖引入紅燈控制電路,使紅燈閃爍。第5頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日電路設計1、狀態(tài)控制器設計 根據設計要求,各信號燈的工作順序流程如圖所示。主干道綠燈亮支干道紅燈亮(30進制計數(shù)器減1)主干道黃燈亮 支干道紅燈閃爍 (5進制計數(shù)器減1)主干道紅燈亮支干道綠燈亮( 20進制計數(shù)器減1 ) 主干道紅燈閃爍支干道黃燈亮(5進制計數(shù)器減1)30秒未到5秒未到20秒未到5秒未到交通燈順序工作流程圖第6頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日 信號燈四種不同的狀態(tài),分別用S0(主
4、綠燈亮,支紅燈亮)、S1(主黃燈亮,支紅燈閃爍)、S2(主紅燈亮,支綠燈亮)、S3(主紅燈閃爍,支黃燈亮)表示。 其狀態(tài)編碼及狀態(tài)轉換如圖所示:S0=00S1=01S2=10S3=11第7頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日 顯然,這是一個二位二進制計數(shù)器。這里采用中規(guī)模集成計數(shù)器CD4029構成狀態(tài)控制器。CD4029是一CMOS電路二進制/十進制可異步置數(shù)的可逆計數(shù)器,若要實現(xiàn)多級級聯(lián),只需將前級計數(shù)器的進位/借位信號輸出連接到下一級計數(shù)器的CK端即可。CD4029的管腳及功能如下:第8頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日狀態(tài)控制器電路為:第9頁,共
5、18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日2、狀態(tài)譯碼器設計 主、支干道上紅、黃、綠信號燈的狀態(tài)主要取決于狀態(tài)控制器的輸出狀態(tài)。對于信號燈的狀態(tài),“1”表示燈亮,“0”表示燈滅。它們之間的關系如下真值表:第10頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日第11頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日 現(xiàn)選擇半導體二極管模擬交通燈,由于門電路的帶灌電流的能力一般比帶拉電流的能力強,所以要求門電路輸出低電平時,點亮相應的發(fā)光二極管。根據設計要求,當黃燈亮時,紅燈應按1Hz的頻率閃爍。從狀態(tài)譯碼器的真值表中看出,黃燈亮時,Q1必為低電平;而紅燈點亮信號與Q1無關。
6、可利用Q1信號去控制一個三態(tài)門,當Q1為高電平時,將秒信號脈沖引到驅動紅燈的與非門的輸入端,使紅燈在黃燈亮的期間閃爍。故狀態(tài)譯碼器的電路如下:第12頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日3、定時系統(tǒng)設計 根據設計要求,交通燈控制系統(tǒng)要有一個能自動裝入不同定時時間的定時器,以完成30秒、20秒、5秒的定時任務。定時器:由兩片CD4029構成的二位十進制可預置減 法計數(shù)器完成。時間顯示:時間狀態(tài)由兩片74ls47和兩只數(shù)碼管對減 法計數(shù)器進行譯碼顯示。預置數(shù):通過三片8路雙向三態(tài)門74ls245完成。一 輸入數(shù)據到減法計數(shù)器的置入由狀態(tài)譯碼 器的輸出信號控制不同的74ls245的選通信 號來實現(xiàn)。第13頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日例如: 當狀態(tài)控制器在S1(Q2Q1=01)或在S3(Q2Q1=11)時,要求減法計數(shù)器按初值5開始計數(shù),故采用S1、S2為邏輯變量而形成的控制信號Q1去控制輸入數(shù)據接5的74ls245的選通信號。由于選通信號要求低電平有效,故Q1經一級反相器后接在74ls245的選通地信號端。同理:30秒用主干道綠燈信號選通。 20秒用支干道綠燈信號選通。第14頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日第15頁,共18頁,2022年,5月20日,9點12分,星期日74l
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