數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---交通燈控制電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 交通燈控制電路設(shè)計(jì) </p><p>　　課程名稱(chēng)： 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院 ：物理與光電工程學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電子科學(xué)與

2、技術(shù)一班 </p><p>　　學(xué) 號(hào) ： </p><p>　　姓 名 ： </p><p>　　任課教師 ： </p>

3、<p>　　2012 年 4 月 9日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)題目：</b></p><p><b>　　交通燈控制電路</b></p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求甲車(chē)道和乙車(chē)

4、道兩條交叉道路上的車(chē)輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間在30至90秒范圍內(nèi)設(shè)定，時(shí)間應(yīng)可分別設(shè)定并易于設(shè)置修改。</p><p>　　2、在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時(shí)，要求黃燈先亮5秒鐘（包含在30至90秒范圍內(nèi)），才能變換運(yùn)行車(chē)道；黃燈亮?xí)r，要求每秒閃亮一次。</p><p>　　3、甲、乙車(chē)道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時(shí)間都用顯示器進(jìn)行顯示（采用倒計(jì)時(shí)的方法）。</p><p

5、>　　擴(kuò)展要求： 4）同步設(shè)置人行橫道紅、綠燈指示。</p><p>　　原理電路與程序設(shè)計(jì)：</p><p><b>　　總電路圖</b></p><p>　　整個(gè)電路由三部分組成，分別是計(jì)時(shí)電路，信號(hào)燈轉(zhuǎn)換電路，脈沖電路。</p><p><b>　　計(jì)時(shí)電路：</b></p>

6、;<p>　　該部分電路的電路圖如圖1所示：</p><p><b>　　圖1.計(jì)時(shí)電路</b></p><p>　　十字路口要有數(shù)字顯示，作為倒計(jì)時(shí)提示，以便人們更直觀地把握時(shí)間。具體為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后每秒減1，計(jì)數(shù)方式工作，直至減到“5”和“0”，十字路口綠、黃、紅燈變換，一次循環(huán)工作結(jié)束，而進(jìn)入下一步某方向的工作循環(huán)。在倒計(jì)

7、時(shí)過(guò)程中計(jì)數(shù)器還向譯碼器提供模5的定時(shí)信號(hào)T5和模0的定時(shí)信號(hào)T0（這部分在下面將詳細(xì)提到）。</p><p>　　倒計(jì)時(shí)顯示采用七段數(shù)碼管作為顯示，它由計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)并顯示計(jì)數(shù)器的輸出值。</p><p>　　該電路是由兩塊74LS190和兩塊74LS48（見(jiàn)圖2）以及幾個(gè)門(mén)電路組成。上面部分的是十位，下面部分的是個(gè)位。74LS190是集成電路芯片，是多功能的十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器，其工作方式

8、與真值表如圖2所示。74LS48除了有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（Ya～Yg）端外，7448還引入了燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。這里要求其實(shí)現(xiàn)七段譯碼功能，所以LT、RBI、BI/RBO端均需要接高電平。 經(jīng)過(guò)74LS48譯碼后由一位共陰數(shù)碼管顯示數(shù)字。（注：7448的每個(gè)輸出端與數(shù)碼管之間應(yīng)接上電阻，防止因電流

9、過(guò)大而燒壞數(shù)碼管。電阻的計(jì)算方法為：R=VCC/數(shù)碼管的額定電流I，此處VCC是5V，I是20mA，得R=250歐。）</p><p>　　圖2. 7448的引腳圖</p><p>　　表1. 74LS190的工作方式與真值表</p><p>　　計(jì)時(shí)電路通過(guò)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能（即加法或減法運(yùn)算，此處是減法運(yùn)算），經(jīng)過(guò)譯碼器輸出數(shù)值。在十位的計(jì)數(shù)器輸入端放置了四個(gè)

10、單刀雙擲開(kāi)關(guān)，它們分別接高低電平，與74LS190的四個(gè)輸入端連接，由高位到低位分別表示十位是8、4、2、1，若某一開(kāi)關(guān)接高電平，則表示計(jì)時(shí)電路是從所接開(kāi)關(guān)表示的二進(jìn)制數(shù)字所表示的秒數(shù)開(kāi)始倒數(shù)計(jì)時(shí)（例如，B端和C端同時(shí)接高電平，A端和D端同時(shí)接低電平，那么顯示器開(kāi)始倒計(jì)器顯示的數(shù)字就是59，即60秒為一個(gè)周期。）個(gè)位的74LS190芯片，輸入端A和D需接到高電平，這是因?yàn)閭€(gè)位要從9開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，到0結(jié)束，再向十位借位。</p>

11、<p><b>　　信號(hào)燈轉(zhuǎn)換電路：</b></p><p>　　兩方向車(chē)道（主干道和支干道）的交通燈的運(yùn)行狀態(tài)共有4種，即主綠支紅，主黃支紅，主紅支綠和主紅支黃。通過(guò)74LS163來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。74LS163是一個(gè)具有同步清零、同步置數(shù)、可保持狀態(tài)不變的4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。它的選擇開(kāi)關(guān)方式真值表如表2所示。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中信號(hào)燈采用發(fā)

12、光二極管LED，焊接時(shí)應(yīng)接上電阻（200～300歐），防止電流過(guò)大燒壞LED。</p><p>　　表2. 74LS163的選擇開(kāi)關(guān)方式真值表</p><p>　　狀態(tài)編碼與交通信號(hào)燈關(guān)系如表3所示：</p><p>　　表3. 狀態(tài)編碼與交通信號(hào)燈關(guān)系表</p><p>　　由表3可以看出，通過(guò)74LS163，選擇其4個(gè)狀態(tài)，分別為00，0

13、1，10，11分別表示為主綠支紅，主黃支紅，主紅支綠，主紅支黃，周期可任意選擇。值得注意的是，每個(gè)周期中紅燈亮的時(shí)間=綠燈亮的時(shí)間+黃燈亮的時(shí)間。</p><p>　　該部分電路的電路圖如下圖（圖2）所示：</p><p>　　圖2. 信號(hào)燈電路轉(zhuǎn)換原理圖</p><p>　　工作原理：若74LS163的CLK無(wú)高電平脈沖輸入，則信號(hào)燈則保持在某一種狀態(tài)不變。待CL

14、K來(lái)一個(gè)高電平脈沖時(shí)，信號(hào)燈才轉(zhuǎn)換到下一個(gè)狀態(tài)。紅燈和綠燈的保持時(shí)間根據(jù)十位的數(shù)字來(lái)定，在最后5秒轉(zhuǎn)換到下一個(gè)狀態(tài)，即綠燈轉(zhuǎn)換成黃燈。</p><p><b>　　3、脈沖信號(hào)電路：</b></p><p>　　由多諧振蕩器構(gòu)成，如圖所示</p><p>　　4、00秒和05秒的反饋信號(hào)電路：</p><p>　　在每個(gè)

15、周期T里，紅燈亮T秒，綠燈亮（T—5）秒，黃燈亮5秒，如何在最后5秒令信號(hào)燈轉(zhuǎn)換到下一個(gè)狀態(tài)？這就需要給74LS163一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)（高電平）令其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到下一個(gè)狀態(tài)，其電路圖如圖6所示。</p><p>　　圖6. 00秒和05秒的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)信號(hào)圖</p><p>　　當(dāng)計(jì)時(shí)到05秒時(shí)，十位是0，在計(jì)數(shù)器74LS190的輸出端的四位二進(jìn)制下表示為0000，這時(shí)用一個(gè)四輸入或門(mén)接到十位的四個(gè)

16、輸出端，當(dāng)計(jì)數(shù)數(shù)到0時(shí)，即0000，或門(mén)就輸出高電平1。因?yàn)樵?1~09秒時(shí)或門(mén)都有高電平輸入（即0001～1001），所以經(jīng)過(guò)或門(mén)后它們都是低電平。同理，個(gè)位表示為0101，但需在B輸出端接一個(gè)非門(mén)。若不接非門(mén)，則07秒和05秒的時(shí)候都信號(hào)燈都會(huì)翻轉(zhuǎn)，接非門(mén)的作用就是把07秒時(shí)產(chǎn)生的高電平消去。這樣，就通過(guò)這些門(mén)電路把05秒這個(gè)時(shí)刻到來(lái)時(shí)往信號(hào)燈電路送一個(gè)高電平，使其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。實(shí)際上個(gè)位只需用三與門(mén)即可，因?yàn)?4LS190是十位制