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

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

2、技術(shù)一班 </p><p>　　學(xué) 號 ： </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)計一個十字路口的交通燈控制電路，要求甲車道和乙車

4、道兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間在30至90秒范圍內(nèi)設(shè)定，時間應(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，要求黃燈先亮5秒鐘（包含在30至90秒范圍內(nèi)），才能變換運行車道；黃燈亮?xí)r，要求每秒閃亮一次。</p><p>　　3、甲、乙車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用顯示器進(jìn)行顯示（采用倒計時的方法）。</p><p

5、>　　擴展要求： 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：</p><p><b>　　總電路圖</b></p><p>　　整個電路由三部分組成，分別是計時電路，信號燈轉(zhuǎn)換電路，脈沖電路。</p><p><b>　　計時電路：</b></p>

6、;<p>　　該部分電路的電路圖如圖1所示：</p><p><b>　　圖1.計時電路</b></p><p>　　十字路口要有數(shù)字顯示，作為倒計時提示，以便人們更直觀地把握時間。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

7、時過程中計數(shù)器還向譯碼器提供模5的定時信號T5和模0的定時信號T0（這部分在下面將詳細(xì)提到）。</p><p>　　倒計時顯示采用七段數(shù)碼管作為顯示，它由計數(shù)器驅(qū)動并顯示計數(shù)器的輸出值。</p><p>　　該電路是由兩塊74LS190和兩塊74LS48（見圖2）以及幾個門電路組成。上面部分的是十位，下面部分的是個位。74LS190是集成電路芯片，是多功能的十進(jìn)制同步可逆計數(shù)器，其工作方式

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

9、過大而燒壞數(shù)碼管。電阻的計算方法為：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>　　計時電路通過計數(shù)器實現(xiàn)計數(shù)功能（即加法或減法運算，此處是減法運算），經(jīng)過譯碼器輸出數(shù)值。在十位的計數(shù)器輸入端放置了四個

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

11、<p><b>　　信號燈轉(zhuǎn)換電路：</b></p><p>　　兩方向車道（主干道和支干道）的交通燈的運行狀態(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74LS163來實現(xiàn)計數(shù)功能。74LS163是一個具有同步清零、同步置數(shù)、可保持狀態(tài)不變的4位二進(jìn)制加法計數(shù)器。它的選擇開關(guān)方式真值表如表2所示。</p><p>　　本設(shè)計中信號燈采用發(fā)

12、光二極管LED，焊接時應(yīng)接上電阻（200～300歐），防止電流過大燒壞LED。</p><p>　　表2. 74LS163的選擇開關(guān)方式真值表</p><p>　　狀態(tài)編碼與交通信號燈關(guān)系如表3所示：</p><p>　　表3. 狀態(tài)編碼與交通信號燈關(guān)系表</p><p>　　由表3可以看出，通過74LS163，選擇其4個狀態(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，每個周期中紅燈亮的時間=綠燈亮的時間+黃燈亮的時間。</p><p>　　該部分電路的電路圖如下圖（圖2）所示：</p><p>　　圖2. 信號燈電路轉(zhuǎn)換原理圖</p><p>　　工作原理：若74LS163的CLK無高電平脈沖輸入，則信號燈則保持在某一種狀態(tài)不變。待CL

14、K來一個高電平脈沖時，信號燈才轉(zhuǎn)換到下一個狀態(tài)。紅燈和綠燈的保持時間根據(jù)十位的數(shù)字來定，在最后5秒轉(zhuǎn)換到下一個狀態(tài)，即綠燈轉(zhuǎn)換成黃燈。</p><p><b>　　3、脈沖信號電路：</b></p><p>　　由多諧振蕩器構(gòu)成，如圖所示</p><p>　　4、00秒和05秒的反饋信號電路：</p><p>　　在每個

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秒令信號燈轉(zhuǎn)換到下一個狀態(tài)？這就需要給74LS163一個時鐘信號（高電平）令其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到下一個狀態(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)信號圖</p><p>　　當(dāng)計時到05秒時，十位是0，在計數(shù)器74LS190的輸出端的四位二進(jìn)制下表示為0000，這時用一個四輸入或門接到十位的四個

16、輸出端，當(dāng)計數(shù)數(shù)到0時，即0000，或門就輸出高電平1。因為在01~09秒時或門都有高電平輸入（即0001～1001），所以經(jīng)過或門后它們都是低電平。同理，個位表示為0101，但需在B輸出端接一個非門。若不接非門，則07秒和05秒的時候都信號燈都會翻轉(zhuǎn)，接非門的作用就是把07秒時產(chǎn)生的高電平消去。這樣，就通過這些門電路把05秒這個時刻到來時往信號燈電路送一個高電平，使其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。實際上個位只需用三與門即可，因為74LS190是十位制