接口課程設(shè)計-交通燈控制電路的設(shè)計

1、交通燈控制電路的設(shè)計姓名：專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)131班學(xué)號：指導(dǎo)老師：完成日期：11月12日接口技術(shù)課程設(shè)計1. 設(shè)計任務(wù)與要求1.1設(shè)計目的隨著生活水平的提高，家庭汽車擁有量越來越多，城市交通堵塞問題越 來越嚴重，解決城市的交通擁擠問題越來越緊迫。交通燈在這個交通環(huán)境中 起著一個重要的角色，是交通管理部門管理交通的重要工具。十字路口的紅 綠燈指揮著行人和各種車輛的安全運行。智能的交通燈能有效地緩解城市的 交通壓力，減少交通事故；為人民節(jié)省大量出行時間，創(chuàng)造出更多的社會價 值。本文運用數(shù)字電路理論知識自行設(shè)計一個較為完整的小型數(shù)字系統(tǒng)。通 過系統(tǒng)設(shè)計、Multisim軟件仿真、電路安排與調(diào)試，在此次設(shè)

2、計中學(xué)會初步 掌握工程設(shè)計的具體步驟和方法，提高分析問題和解決問題的能力，以及提 咼實際應(yīng)用水平。1.2設(shè)計內(nèi)容1. 設(shè)計一個十字路口的交通燈控制電路，十字路口分為主干道、次干道， 兩干道交替運行，紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行。主干道 放行時間為25秒，次干道為15秒。2. 每次綠燈變紅燈，黃燈先亮5秒（另外一條道上依然是紅燈）。3. 干道上有數(shù)字顯示的時間提示，方便人們把握時間，具體要求主、次道 上通行時間和黃燈亮都是秒減計數(shù)。4. 黃燈亮?xí)r閃爍。5. 時間顯示，手動置5，以及用七段數(shù)碼顯示管的顯示管數(shù)字閃爍。1.3設(shè)計要求1用Multisim仿真軟件仿真電路，并進行調(diào)試；2寫出設(shè)

3、計的全過程，附上有關(guān)電路圖和資料，最后有心得體會。3附帶元器件及參數(shù)；2. 方案論證與選擇2.1十字路口交通燈的系統(tǒng)設(shè)計十字路口交通燈的系統(tǒng)圖如圖 1,秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生整個定時系統(tǒng)的基脈沖，由減法計數(shù)器對顯示時間減數(shù)達到控制每種工作狀態(tài)的持續(xù)時間，當減法計數(shù)器的回零脈沖使狀態(tài)控制器完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換，與此同時，狀態(tài)譯碼器根據(jù)系統(tǒng)的下一個工作狀態(tài)決定下一個減計數(shù)的初始值。減法計數(shù)器的狀態(tài)有BCD譯碼器、顯示管顯示。在黃燈亮期間，狀態(tài)譯碼器將秒脈沖引入紅燈控制電路, 讓紅燈閃爍。3. 單元電路的設(shè)計和元器件的選擇該電路主要由四位二進制同步計數(shù)器 （同步清除）、四位十進制同步可逆計數(shù)器 74LS190N

4、3線8線譯碼器3線8線譯碼器74LS138和四段數(shù)碼顯示管組 成。首先介紹主要芯片的邏輯功能。74LS190D的引腳圖見圖6,真值表見圖7I讐輸出r I 位借說端預(yù)晝控制YLDQ3 Q2 QIQO C/BCP輸入CPih74LS190CP輸出一U/DSD C B AV1iiii 四惶輸入瑞圖6 74LS190D的引腳圖怕AK出說明LOCT U/DCP03D2D1DOQ3QZQ1QO0XXXd5d2didodlldidido井行異歩蚤數(shù)1004*XXXX加計數(shù)CO/BI =Q3Qq101XXXX減計數(shù)CO/BI =Q302QiO11XXXXXX燥持圖7 74LS190D的真值表功能敘述：74LS

5、190N就是用同一個時鐘信號通過一定的電路結(jié)構(gòu)完成計數(shù)功U4U3INGLE能。在異步并行置數(shù)的作用下實現(xiàn)異步置數(shù)功能，在使能端和加減控制端的共 同作用下實現(xiàn)加法計數(shù)、減法計數(shù)功能。74LS20Ddd U2r e -ip ?-VCC74LS190DScSb疋也心口 I 4 I74LS190D1-4m A口1J kJ3?Q_-U0DV1O5ZU7A9Ml SO0D計時器器仿真電路圖通過對個位和十位的或門的0,輸入給load,實現(xiàn)初始狀態(tài)的置數(shù)，之后將u/d接 高電平，從而實現(xiàn)倒數(shù)計時。之后由 30倒數(shù)至0時，或門得0,又實現(xiàn)置數(shù)功 能。如此循環(huán)下去，實現(xiàn)計數(shù)功能。3-8譯碼器當一個選通端(G1)為

6、高電平，另兩個選通端(/(G2A)和/(G2B)為低電平時, 可將地址端(A、B、C)的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。利用G1、/(G2A)和/(G2B)可級聯(lián)擴展成24線譯碼器；若外接一個反相器還可級 聯(lián)擴展成32線譯碼器。Vcc Yo Y； Yj Ya Yi Ya Yfi1111 II 丨 I ,16 15 14 13 12 11 10 974LS1381 2 3 4 5 6 7 S1 If 11 1 IIAg Aj A； C2& Gta G】Y了 GND圖6 74LS138的引腳圖輸入輸出序號CBAY0Y1Y2Y3YdY5Y6Y710000111111120011011111

7、1301011011111401111I0111I510011110111610111111011111011111101S11111111110圖19 74LS138真值表U11A74LS04D士 Ml S13BI1U11B74LS04DU11C741 S04DU11D74LS04DU11EF4LM4D38譯碼器仿真圖74LS163D該控制器利用一個74163LSD （加法器），加法器執(zhí)行狀態(tài)順序：00、01、 10、11，巧為11時，執(zhí)行清零操作。輸A輸出CR LD CTp CPt CPDo Di6QjQiQQiOX X x tXXXGOOD10x X 1dudida （te由山由db11

8、t1tXXXX計裁11DX1XXXX用持Iix o x x x x x探持74LS163D真值表vcc5VA3一dam亠Hap4CLJk74LS1G3D狀態(tài)控制器仿真電路圖主、次干道上紅、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)真值表如下:狀態(tài)控制輸出主干道信號燈次干道信號燈Q2QR（紅）丫（黃）G（綠）r（紅）y（黃）g（綠）00001100010101001010000111100010表1狀態(tài)譯碼電路設(shè)計原理由真值表得邏輯表達式如下:主干道紅黃綠燈：R = Q2R = Q2；Y =Q2 *QiY = Q2 Qi；G = Q2 *QiG = Q2 Q1；次干道紅黃綠燈:r - Q2

9、r = Q2；y = Q2 Qy = Q Qi；g 二 Q2g = Q2 Qi；4.系統(tǒng)電路總圖它主要由控制器、定時器、譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該 系統(tǒng)中定時器和控制器的標準時鐘信號源，譯碼 器輸出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路后驅(qū)動信號燈工作，控 制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器和譯碼器的工作。（1）圖甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時間隔25時，控制器發(fā)出狀態(tài)信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。匹日I IC LIGHT SIMGLI:|-1| %咔 |74L&0BDUUAU14BMl伽074LSD2OW :#T1US

10、D74LS0BDU11B74Sa4DU11C一臨訊、Ldx* CX FT9T!TT丫 *CjTI-4話4.T亠龍Jr 74L513BD4741040U11D4細 SU4DUMT4L5DBDU9IDTJLSflBD交通燈(2) 甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，乙車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時間間隔05時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號,轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。U12U13USAVCC5V74L54S0U14AUS mtpl K LIGHI SINGLE o 741 SD$DU14AU7A741 S3CDVCCvccvccU11A-U11B4-74*1

11、謝 DXE-GB-CHEMEKt*ETTZ”:UH-CULMli-X /HL5130tlU11CI.-.-4-ML&04-O-U9D74LS0BDU勺曲ZE74LS0BDR M-H啟審詣 J4lLS1flO 74L54BD交通燈(3) 甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時間間隔15時，控制接口技術(shù)課程設(shè)計器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)-si u CiI I74LS02O；嚴總Dipl 巾一口匕U1 陽 iRA I IC LIGHT BIHGLETiLSOflDU1I4AMLSD2C3弊B *ML上対疝A-f4L5D4Di是；MLSOflU

12、口于 u:Lmri74LH138DCLK74LiD|D741&0SDML51DMl SD4RU11C74L5D4.DU11E13交通燈（4）甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車 道上位過縣停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛停止通 行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時間間隔05時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀UA74L5DBD/4L5QZD伽 R74-I S13SDA03CElEFKtE57Z-C1R74LS1B3OL.J11AMLS04DMLS04DTRAFFIC LIiGHT S-INGLE-I廠 陽L創(chuàng)NDU11HMlSfl4DU11C

13、 4- 喑制 -*741 S19DD741 S70DUSDMl SOBDLIBANLSOSDirm1Z74L50BD5.經(jīng)驗體會通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在整個設(shè) 計過程中，我圍繞實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容，我設(shè)計了一套電路原理并仿真出來。我做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，書本上的知識是基礎(chǔ)， 用軟件仿真時，我了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更 多的認識。仿真時，有時行，有時不行，經(jīng)過分析，我發(fā)現(xiàn)開關(guān)靠的太近會影響電路 有時采用的指示燈太多，會產(chǎn)生很大的延時，這樣不能克服，只好加大脈 沖發(fā)生器的頻率。另外是當出現(xiàn)緊急情況時，實現(xiàn)時間閃爍，緊急紅燈亮，

14、蜂 鳴器響時，只能用七段譯碼顯示管，開關(guān)用兩個，在實現(xiàn)這個功能時，走了許 多彎路。當然在交通燈指示狀態(tài)時，也花費了不少精力?？傊?，在仿真過程中 是在不斷實踐，不斷構(gòu)思，不斷改進功能，最終完成仿真，這個過程感觸挺深 的！但對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。人生路上，挫 折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。不會沒有它的價值。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難 免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，但 經(jīng)過自己的努力，認真分析，最后完成了仿真。最讓感觸最深的是：沒有自己不會的，只要你愿意去學(xué)。式制boC02468AX3 KN0系統(tǒng)的設(shè)計與研究V8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響 /系統(tǒng)究研制巴（研究STR）調(diào)節(jié)器C究/ p協(xié)議棧的實現(xiàn)必曰ggr制采集與處理技術(shù)的研究濁度儀的研實現(xiàn)控制面板的研制蘆切割機床短循環(huán)走絲方式研究 與研究研制m量儀的一三一三一三三亠崖三三仃口品入式99.M?v7z7zaaQSS999cx246802M680246a913a68024680x246a9