交通燈系統(tǒng) 用數(shù)電 實現(xiàn)

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(jù)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(jù)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(jù)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(jù)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(jù)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(jù)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