交通灯控制电路的设计
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交通信号灯控制电路的设计一、设计任务与要求1、任务用红、黄、绿三色发光二极管作为信号灯,设计一个甲乙两条交叉道路上的车辆交替运行,且通行时间都为25s的十字路口交通信号灯,并且由绿灯变为红灯时,黄灯先亮5s,黄灯亮时每秒钟闪亮一次。
2、要求画出电路的组成框图,用中、小规模集成电路进行设计与实现用EAD软件对设计的部分逻辑电路进行仿真,并打印出仿真波形图。
对设计的电路进行组装与调试,最后给出完整的电路图,并写出设计性实验报告。
二、设计原理和系统框图(一)设计原理1、分析系统的逻辑功能,画出其框图交通信号灯控制系统的原理框图如图2所示。
它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。
秒脉冲信号发生器是该系统中定时器和该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源,译码器输出两组信号灯的控制信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统的主要部分,由它控制定时器和译码器的工作。
图1 交通灯控制电路设计框图图中:Tl:表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25s,即车辆正常通行的时间间隔。
定时时间到,Tl=1,否则,Tl=0.Ty:表示黄灯亮的时间间隔为5s。
定时时间到,Ty=1,否则,Ty=0。
St:表示定时器到了规定的时间后,由控制器发出状态转换信号。
它一方面控制定时器开始下一个工作状态的定时,另一方面控制着交通信号灯状态转换。
2、画出交通信号灯控制器ASM图(1)甲车道绿灯亮,乙车道红灯亮。
表示甲车道上的车辆允许通行,乙车道禁止通行。
绿灯亮足规定的时间隔TL时控制器发出状态信号ST转到下一工作状态。
(2)乙车道黄灯亮乙车道红灯亮。
表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行已过停车线的车辆继续通行乙车道禁止通行。
黄灯亮足规定时间间隔TY时控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。
(3)甲车道红灯亮乙车道绿灯亮。
表示甲车道禁止通行乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时 控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。
放风筝小学生二年级作文7篇放风筝是清明时节人们所喜爱的一项活动,此时的气候风向也非常适宜放风筝。
下面是小编为大家整理的放风筝小学生二年级作文7篇,仅供参考,欢迎大家阅读借鉴。
放风筝小学生二年级作文1星期天下午,阳光明媚,微风吹拂,天气格外温暖,我的心情也很好,因为叔叔要带我去放风筝。
我和叔叔一路走一路说笑着,不知不觉就来到了广场。
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看着一个个高高飞起的风筝,我的心痒痒的,已经有些迫不及待了。
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只见叔叔拉着风筝线边跑边慢慢放线,不一会儿,风筝便高高地飞了起来。
看着叔叔的示范,我觉得我会放风筝了。
于是,我学着叔叔的样子慢慢放线。
因为我总站在原地,风一停,风筝就会掉下来。
这时,叔叔对我喊:“跑,跑起来!”听了这话,我立马在广场上跑起来,风筝果然如叔叔说的那样飞了起来。
但是广场上放风筝的人太多了,我一放开跑,风筝线就和别人的风筝线缠在一起。
叔叔赶紧过来帮我解开风筝线,并教了几种方法避开别的风筝。
我又重新开始放,这次很顺利,风筝飞得很高。
我仰望我的风筝,它像鸟儿一样在湛蓝的天空中飞翔,和其他风筝一起,让这场空中舞会变得热闹非凡。
望着天空飞舞的风筝,我不禁想到,有时我们就像那风筝,总想飞得更高更远,可总被拿着风筝线的父母紧紧拽着,可换个角度想,没有了父母的帮助,我们怎会高高飞起?放风筝小学生二年级作文2星期天下午,秋高气爽,微风习习,我兴高采烈地和妈妈去太子山公园放风筝我的风筝是金鱼形状的,它有一双圆溜溜的眼睛、淡蓝色的鱼鳞、金色的脑袋和金黄色的尾巴,非常惹人喜爱!我们来到太子山公园,看道人们三个一群五个一伙的在放风筝。
天上无颜六色、形态各异的风筝让人眼花缭乱,有展翅高飞的老鹰,有精美别致的脸谱,有喜气洋洋的猪八戒,还有拖着长长尾巴的蜻蜓……我一边欣赏,一边和妈妈找了一个空旷的地方放风筝。
交通灯控制电路设计由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口,为确保车辆安全、迅速地通行,在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行;绿灯亮允许通行;黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。
实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。
一、设计目的1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。
2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
二、设计任务与要求1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
2.当主干道允许通行亮绿灯时,支干道亮红灯,而支干道允许亮绿灯时,主干道亮红灯。
3.主支干道交替允许通行,主干道每次放行30s、支干道20s。
设计30s和20s 计时显示电路。
4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间,要亮5s的黄灯作为过渡,以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外,设置5s计时显示电路。
三、交通灯控制电路基本原理及电路设计实现上述任务的控制器整体结构如图4-2-4主干道信号灯支干道信号灯译码驱动电路主控制器时传钟感信器号计时器图4-2-4交通灯控制器结构图1(主控制器主控电路是本课题的核心,它的输入信号来自车辆的检测信号和30s、20s、5s 三个定时信号,它的输出一方面经译码后分别控制主干道和支干道的三个信号灯,另一方面控制定时电路启动。
主控电路属于时序逻辑电路,可采用状态机的方法进行设计。
主控电路的输入信号有:主干道有车A,1,无车A,0;支干道有车B,1,无车B,0;主干道有车过30s为L,1,未过30s为L=0;支干道有车过20s为S,1,未过20s为S,0;黄灯亮过5s为P,1,未过5s为P,0。
主干道和支干道各自的三种灯(红、黄、绿),正常工作时,只有4种可能,即4种状态:主绿灯和支红等亮,主干道通行,启动30s定时器,状态为S; 0主黄灯和支红灯亮,主干道停车,启动5s定时器,状态为S; 1主红灯和支绿灯亮,支干道通行,启动20s定时器,状态为S; 2主红灯和支黄灯亮,支干道停车,启动5s定时器,状态为S。
P56开关,按下时输出高电平;没按下时输出为低电平开关按下时:交通灯停止工作,黄灯闪烁;弹起时,交通灯正常工作P49 发光二极管使能端,高电平有效P47 石英晶振输出端,产生10MHz周期信号做分频器的输入端,用来产生待测信号、开关门信号,即时基、时标信号P2、3、4、5、9、10、12、13、14、15、16、138 12只发光二极管,高电平发亮模拟交通灯,不同时刻不同的灯亮P30、31、32 数码管扫描管脚,三管脚为不同的数时,选择不同的数码管,实现动态显示三、各模块的设计(1)顶层模块的设计上图所示显示初始状态以及其它八个状态之间的转化和时间关系。
虽然图是有所剪切,倒计时不是很完整,但可以通过灯的变化很明显的找出对应的时间。
南北方向的时间变化为:27—>3—>27—>3—>57—>3—>27……;东西方向的时间变化为:57—>3—>27—>3—>27—>3—>57……;整个时间的计数:从120开始递减到0后又重新赋值;南北直行方向的灯的状态为:黄—>绿—>黄—>红—>黄—>绿……;南北左转方向的灯的状态为:黄—>红—>黄—>绿—>黄—>红……;东西直行方向的灯的状态为:黄—>红—>黄—>绿—>黄—>红……;南北左转方向的灯的状态为:黄—>红—>黄—>绿—>黄—>红……。
(3)状态转换图五、结论1、能实现的功能交通灯的状态转换和倒计时时间的显示,基本能实现东西、南北直行和转弯灯的显示功能。
2、不足之处(1)我所用的是一个大的计数器来实现交通灯的控制电路的设计,若能使用双进程状态机描述会使程序更加简练,而且状态之间的转化关系更加明朗。
(2)另外,在现实中晚上没有行人,可以不用交通灯控制,只需要黄灯亮着提醒人们前方有路口即可。
简易交通灯控制电路的设计交通灯控制电路是现代城市交通管理的重要组成部分,其设计方案的合理性和可靠性对保障人民出行的安全和畅通至关重要。
在本文中,我将介绍一个简单的交通灯控制电路的设计方案,涉及到所需材料、电路设计、电路连接和电路测试等方面,旨在提供一种可行的设计思路及实现方法。
一、所需材料1. PCB板2. AT89C2051单片机3. LCD12864液晶显示屏4. DS1302时钟模块5. 7段LED数码管6. 红绿黄LED发光二极管7. 继电器8. 12V电源适配器9. 74HC595芯片10. 电容、电阻、连接线等二、电路设计本次交通灯控制电路采用单片机AT89C2051作为控制核心,通过LCD12864液晶显示屏展示交通灯状态,并且控制红绿黄三色LED灯。
还采用DS1302时钟模块来实现交通灯的定时控制,以确保交通灯的安全和准确性。
具体的电路设计如下:1.电源模块本电路采用12V电源适配器作为供电来源,将电源接入100uf电解电容并接入AT89C2051芯片VCC引脚,以确保芯片工作电压稳定。
2.时钟模块DS1302时钟模块通过连接到P1.0、P1.1和P1.2引脚来实现对交通灯的定时控制。
还需将时钟模块的CLK、DIO和RST引脚分别连接到AT89C2051芯片的P1.4、P1.5和P1.6引脚来实现数据传输和控制信号输出。
3.LCD显示模块将LCD显示屏的RS、RW和E引脚连接到AT89C2051芯片的P3.0、P3.2和P3.1引脚,将LCD数据引脚DB0-DB7连接到AT89C2051芯片的P2.0-P2.7引脚,以在交通灯控制过程中显示交通灯状态。
4.7段LED数码管模块将74HC595芯片、CD4511译码器和7段LED数码管连接在一起,将74HC595芯片的SER、SRCLK和RCLK引脚连接到AT89C2051芯片的P1.7、P1.5和P1.6,将CD4511译码器的A、B、C、D和O引脚分别连接到74HC595芯片的Q0-Q3和74HC595芯片的Q4引脚,将7段LED数码管的公阴极连接到CD4511译码器的O引脚,在交通灯控制过程中实现倒计时显示。
《EDA技术及应用》交通灯控制电路的设计1 系统设计1.1 设计要求1.1.1 设计任务1、用4个八段数码管分别显示道路东西和南北通行和禁止的倒计时时间。
2、能设置道路东西和南北两侧通行和禁止的倒计时时间,最大设置时间为99秒,最小设置时间为1秒。
3、交通灯用红、绿、黄三种发光二极管(LED)显示控制的结果。
4、红、绿、黄灯显示的次序应符合实际交通道路控制的要求。
5、其它功能。
1.1.2性能指标要求设计一个交通控制器,用LED 显示灯表示交通状态,并以8 段数码显示器显示当前状态剩余秒数南北方向绿灯亮时,东西方向红灯亮;反之亦然,二者交替允许通行,南北方向每次放行99s,东西方向每次放行99s,南北红绿灯始终比东西红绿灯快3s。
每次由绿灯变为红灯的过程中,亮光的黄灯作为过渡,黄灯的时间为3s。
因为开发板没有绿黄灯,所以用两组三个led灯替代显示红黄绿灯。
南北方向与东西方向各用两个8位数码管显示倒计时,并且能实现总体清零功能,计数器由初始状态开始计数,对应状态的显示灯亮。
1.2 设计思路及设计框图1.2.1设计思路本次设计是针对十字路口,进行南北和东西直行情况下交通灯控制。
设定东西方向为主干道方向,根据交通灯的亮的规则,在初始状态下两个方向的都为红灯亮启,进入正常工作状态后,当南北方向红绿灯上绿灯亮时,东西方向红绿灯上红灯亮,各方向最后倒计时3s时,南北方向红绿灯和东西方向红绿灯上的代表黄灯的led灯亮启,持续3S后,南北方向红绿灯上红灯亮启,东西方向红绿灯上绿灯亮启持续99s,之后南北方向和东西方向上的黄灯都亮启3s,一个循环完成,循环往复的直行这个过程。
1.2.2总体设计框图根据任务需求,总体设计有:分频器模块、控制器模块、倒计时模块、红绿灯显示模块、码模块和译码显示模块如下图所示:2 各个模块程序的设计led红绿灯显示:module led(clk,led,N,D,cout,zt);input clk;input [6:0] N;input [6:0] D;output reg [5:0] led;output reg [1:0] zt;output reg [6:0] cout;always@(posedge clk)begincout=cout+1;if(cout<N-3)led=6'b100001;//南北绿灯,东西红灯else if(cout>N-3&&cout<N)led=6'b100010;//南北黄灯,东西红灯else if(cout>N&&cout<D+N-3)led=6'b001100;//南北红灯,东西绿灯else if(cout>N+D-3&&cout<N+D)led=6'b010100;//南北红灯,东西黄灯else if(cout==N+D)cout=0;if(cout<N-4)zt=0;else if(cout>N-4&&cout<N-1)zt=1;else if(cout>N-1&&cout<D+N-4)zt=2;else if(cout>D+N-4&&cout<N+D-1)zt=3;endEndmodule分频器:module div(clk,clkout);input clk;output reg clkout;Parameter CNT_MAX =50_000_000;//1s->1hz(50_000_000/1),0.5s->2hz(50_000_000/2=25_000_000) //parameter CNT_MAX = 1; //for simulationreg [25:0] cnt;always @ (posedge clk)if (cnt < CNT_MAX - 1'b1)cnt <= cnt + 1'b1;elsecnt <= 26'd0;always @(posedge clk)if(cnt == CNT_MAX - 1'b1)clkout=1'b1;elseclkout=1'b0; Endmodule调时控制:module ts(s,N,D,mode);input [1:0] s;input mode;output [6:0] N;output [6:0] D;j u1(.s(s[0]),.q(N),.mode(mode));j u2(.s(s[1]),.q(D),.mode(mode));Endmodule倒计时计数:module seg(clk,N,D,cout,zt,fs1,fs2); input clk;input [6:0] N;input [6:0] D;input [6:0] cout;input [1:0] zt;output reg [6:0] fs1;output reg [6:0] fs2;always@(posedge clk)case(zt)2'b00:begin fs1=N-cout-4; fs2=N-cout-1;end2'b01:begin fs1=N+D-cout-1; fs2=N-cout-1;end2'b10:begin fs1=N+D-cout-1; fs2=N+D-4-cout;end2'b11:begin fs1=N+D-cout-1; fs2=2*N+D-cout-1;endendcaseEndmodule计时输出:module j(s,q,mode);input s,mode;output reg [6:0] q;initialq=15;//初始从15开始启动always@(posedge s)if(mode)q=q+1;elseq=q-1;Endmodule数码管调用:// Module Function:数码管的译码模块初始化module segment7 (seg_datin,seg_led,en);input [3:0] seg_datin; //数码管需要显示0~f共16个数字,所以需要4位数据输入端 input en; //数码管使能端output [7:0] seg_led; //在DE10-Standard上控制一个数码管需要7个信号MSB~LSB=DP、G、F、E、D、C、B、Areg [7:0] seg [15:0]; //定义了一个reg型的数组变量,相当于一个16*8的存储器,存储器一共有16个数,每个数有8位宽initial //在过程块中只能给reg型变量赋值,Verilog中有两种过程块always和initial//initial和always不同,其中语句只执行一次beginseg[0] = ~(8'h3f) ; //对存储器中第一个数赋值8'b0011_1111,7段显示数字 0 seg[1] = ~(8'h06); //7段显示数字 1seg[2] = ~(8'h5b); //7段显示数字 2seg[3] = ~(8'h4f); //7段显示数字 3seg[4] = ~(8'h66); //7段显示数字 4seg[5] = ~(8'h6d); //7段显示数字 5seg[6] = ~(8'h7d); //7段显示数字 6seg[7] = ~(8'h07); //7段显示数字 7seg[8] = ~(8'h7f); //7段显示数字 8seg[9] = ~(8'h6f); //7段显示数字 9seg[10] = ~(8'h77); //7段显示数字 aseg[11] = ~(8'h7c); //7段显示数字 bseg[12] = ~(8'h39); //7段显示数字 cseg[13] = ~(8'h5e); //7段显示数字 dseg[14] = ~(8'h79); //7段显示数字 eseg[15] = ~(8'h71); //7段显示数字 fendassign seg_led = en?seg[seg_datin]:8'hff; //连续赋值,输入不同四位数,输出对于译码的8位输出,共阴数码管取反。
交通灯控制电路原理及其设计
一、交通灯控制电路原理
1、交通灯控制电路控制模式:有时间段控制、地点控制、交叉口可
控性等,一般采用的是时间段控制,即交通灯每隔一段时间切换一次,控
制车辆行驶方向。
2、交通灯控制电路的硬件设备:首先要确定所需要的控制电路,例
如用于时间段控制的时间控制器、用于地点控制的控制器、用于地点控制
的晶振器、用于可控性交叉口的所有控制器等。
3、交通灯控制电路的软件设计:然���要对硬件设备进行软件控制,根据需要制定交通灯控制程序,以实现控制交通灯的颜色和持续时间。
二、交通灯控制电路的设计
1、电路设计原理:首先要确定交通灯控制电路的电路结构和简单原理,设计控制电路硬件电路,包括芯片、电源、电路板、晶振器等,并进
行实际测试。
2、软件编程设计:其次要对硬件电路进行软件编程设计,即根据交
通灯控制系统的要求,编写出控制程序。
交通灯控制电路设计由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口,为确保车辆安全、迅速地通行,在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行;绿灯亮允许通行;黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线内。
实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。
1、设计目的1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。
2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
2、设计任务与要求1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
2.当主干道允许通行亮绿灯时,支干道亮红灯,而支干道允许亮绿灯时,主干道亮红灯。
3.主支干道交替允许通行,主干道每次放行30s、支干道20s。
设计30s和20s计时显示电路。
4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间,要亮5s的黄灯作为过渡,设置5s计时显示电路。
3、原理电路设计(1)设计逻辑流程(2)方案比较及整体电路方案一:根据题目,主支干道红绿灯分时亮可以分成四种状态。
若采用两个JK触发器即可满足。
考虑到主支干道计数的不同,需要从计数器那里产生一个信号,来使JK触发器改变状态。
当然可以通过逻辑推导,然后用各种基本的数字器件,如与非门,来产生一个满足要求的信号。
但是用到的器件比较多,而且布线较复杂。
所以不采用这个方案。
方案二:鉴于方案一,考虑采用中规模集成电路,因此选择使用了数据选择器。
将计数器某个计数到的信号,如5s,接到数据选择器的数据输入端,然后将由JK触发器产生的表明四种状态的信号Q2和Q1接到数据选择器的地址代码端。
这个方案解决了方案一的问题,所以采用了这种设计方法。
方案三:按照JK触发器习惯的接法,由数据输出端来的信号接到J或K,但是若计数器采用置零的方式,信号有效的时间很短,这就要求触发器有较高的扫描频率,但是计数器的频率已经固定是1s,造成同一个频率电路,却需要不同的频率。
因此采用直接接进触发器的使能端。
至此,确定了最后的方案。
(3)单元电路设计及电路的工作原理为了便于分析,把一些单元电路从整体电路中分离出来,同时为了电路的简洁明了,分析电路的逻辑时,还把次要的元件暂时移除.单元电路各部分以及功能如下:控制电路主控电路是本课题的核心,主要产生30s、20s、5s三个定时信号,它的输出一方面经译码后分别控制主干道和支干道的三个信号灯,另一方面控制定时电路启动。
交通灯控制电路的设计
一、设计任务与要求
设计一个十字路口的交通灯控制器,控制A,B两条交叉道路上的车辆通行,东西方向为主干道A,南北方向为副干道B;具体要求如下:
1、每条道路设一组信号灯,每组信号灯有红、黄、绿3个灯组成,绿灯表示允许通过,红灯表示禁止通行,黄灯表示该车道上已过停车线的车辆继续通行,未过停车线的车辆停止通行。
2、主干道通行40秒,南北通行时间为20秒。
3、每次变换通行车道之前,要求黄灯先亮5s,才能变换通行车道。
4、黄灯亮时,要求每秒闪烁一次。
二、方案设计与论证
首先根据设计的任务与要求,经过分析得出要设计的这个交通灯控制电路的功能满足以下几点:
1、控制主干道A与副干道B的信号灯的亮灭。
2、可以对主干道与副干道的信号灯亮的时间进行倒数计时。
3、实现黄灯的每秒闪烁。
因此我们可以知道此电路应包含振荡电路、计数器电路、译码显示、主控制电路和信号灯译码驱动器等五个部分,并分析其原理图如图1所示并作出以下两种方案。
图1
方案一:
将整个电路工作循环周期65S作为总时间,用74LS192芯片在此基础上进行分段,依次是40S主干道绿灯亮副干道红灯亮,5S主干道黄灯闪烁,20S支干道红灯亮副干道绿灯亮,5S副干道黄灯闪烁。
再根据每一段的输出信号不同用基
本逻辑门电路连接交通灯来实现每段时间不同的灯亮。
此方案易于分析理解,缺点是相对于第二种方案可操作行比较差,需要的原件比较多,看起来比较复杂,不易实现,同时性价比较低。
方案二:
对红绿灯时段分别倒数计时,运用红绿灯变化时的高低电平对74LS192芯片进行置数,使之能分别进行40S、5S、20S倒数计时,再通过74LS160芯片的输出端进行各种逻辑组合运算控制红黄绿三种灯的亮灭,通过555定时器提供的脉冲信号控制黄灯的闪烁。
此方案与方案一相比更易操作,用到的逻辑运算器件也比方案一要少,现实应用时可用性好,性价比较高。
三、单元电路设计与参数计算
1、振荡电路
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件,具有成本低,性能可靠的优点,只需外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
555定时器的功能表如下:
脉冲信号源选用555定时器产生,频率为1Hz,根据555定时器构成的多谐振荡器原理,可得出公式:振荡周期为T=0.7(R1+R2)C和振荡频率为f=1/T。
各项数据可为R1=47KΩ,R2=51KΩ,C1=10uF,C2=10nF,根据555定时器的功能实现效果来连接电路,其电路图如图2所示。
图2 振荡电路
40S 芯片具如下图所示:
图中:其中CPu 为加法计数端,CPn 为减法计数端,P0、P1、P2、P3为计数器输入端,MR 为清除端,Q1、Q2、Q3、Q4为数据输出端。
74LS192的功能表如下:
74LS160是加法计数器用来进行同步计数来控制信号灯的亮灭。
74LS160的
图4
3、译码显示
此部分电路的作用是将倒数计数器电路中的数值通过数码显示管显示出来便于人们可以直接观察,此电路通过555定时器输入脉冲信号到74LS192芯片再接数码显示管,使数值以倒数计时方式显示出来,预置主干道显示器为40秒,然后以每秒减1计数方式工作,直至减到数为“0”,然后预置主干道显示器为5秒,然后以每秒减1计数方式工作,直至减到数为“0”,接着副干道分别预置20秒和5秒,以每秒减1计数方式工作,直至减到数为“0”,一次工作循环结束,而进入下一方向的工作循环。
其电路图如图5所示。
图5 译码显示电路
4、主控制电路
主控制电路主要是74LS192芯片输出的信号到数码显示管,每次计时完成后此输出信号通过基本逻辑运算对74LS192和74LS160芯片进行重新置数使得整个交通灯控制系统能循环的进行下去。
其电路图如图6所示。
需的信号,通过计数器74LS160输出的信号进行基本逻辑运算控制红灯和绿灯的亮灭,黄灯的闪烁则是通过74LS160输出地信号和555定时器所产生的脉冲信号进行逻辑运算实现的。
其电路图如图7所示。
图7 信号灯译码器电路
四、总电路工作原理及元器件清单
1.总原理图
2.电路完整工作过程描述(总体工作原理)
该电路的工作原理:刚开始时,计数器74LS160的输入端全部接地,通过计数器74LS160输出的信号进行基本逻辑运算控制红灯和绿灯的亮灭,黄灯的闪烁则是通过74LS160输出地信号和555定时器所产生的脉冲信号进行逻辑运算实现的。
同时计数器74LS160输出的信号经过逻辑器件的关系控制作为计数器74LS192的输入,计数器74LS192会预置数40秒,然后在信号脉冲的作用下和555定时器的共同作用下开始进行倒计时,当倒计时倒为零时,每次计时完成后此输出信号通过基本逻辑运算对74LS192和74LS160芯片进行重新置数使得整个交通灯控制系统能循环的进行下去。
从而实现对主干道,副干道的绿灯、黄灯和红灯的亮灭的控制,让它实现我们想要的功能。
3.元件清单
五、仿真调试与分析
在proteus软件中对电路进行了仿真调试,得到了测试效果如图8到图11所示四种状态。
由于74LS192芯片可以进行倒数计时,74LS160芯片的输入端全部接地,故信号灯的输入信号是由这两种芯片的信号以及555定时器所产生的脉冲信号进行各种逻辑运算得到的,总共可得到以下几种结果:
1、前40S内主干道绿灯亮,副干道红灯亮,见图8;
图8
2、中间5S主干道黄灯闪烁,副干道红灯亮,见图9;
图9
3、后20S内主干道红灯亮,副干道红灯亮,见图10;
图10
4、最后5S主干道红灯亮,副干道黄灯闪烁,见图11;
图11
六、结论与心得
结论:
交通灯的整体控制电路经过Proteus软件的测试,倒计时以及信号灯变化等功能均可实现,只要开始接通电路,电路便可自动运行,主干道先倒计时40S 且绿灯亮,副干道倒计时40S且红灯亮,主干道的车辆可以自由通行;然后主干道黄灯闪烁5S副干道红灯不变,这能够提醒主干道过线的车辆快速穿越;接着副干道倒计时20S且绿灯亮,同时主干道倒计时20S且红灯亮,副干道的车辆可以自由通行;最后副干道黄灯闪烁5S且主干道红灯不变,这能够提醒副干道过线的车辆快速穿越。
仿真结果得到预期效果,达到设计要求。
心得:
这次设计交通灯控制电路,可以说给我带来了很大的体会。
刚开始的时候,不知道从何做起,不知道怎么设计方案。
于是,就去查找资料,包括翻阅相关的书籍和上网查看,慢慢地才理清了一点头绪。
做了几个方案都没有想要的效果,心里很着急,但最终还是冷静了下来,再慢慢地分析,在两个方案之间,终于敲定了一个方案。
中间遇到了很多的问题,比如怎样设计主控电路、信号发生器怎样设计、所用的芯片的功能如何、需要的原件有什么、实际接上电路总是实现不了想要的效果等等问题。
但都慢慢地理清里面的各种关系,思考着怎么做,需要什么东西,不断地动手尝试,寻找失败的原因,追寻成功的原理,一步一步地坚持了下来,达到了效果,完成了想要得到的东西,心中甚是高兴。
总之,经过这次的设计,我不但巩固了前面所学到的知识,知道了知识的重要;也培养了我解决问题的能力,提高了动手的能力,将书本上的东西变活,并且深刻地认识到,实践是检验真理的唯一标准;同时寻找帮助也是很重要的,认真去做的话,问题终究是可以解决的。
七、参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社
[2]靳孝峰主编.数字电子技术基础,哈尔滨工程大学出版社,2010年
[3]李银华主编. 电子线路设计指导. [M]北京:北京航空航天大学出版社,2006年
[4]李继凯杨艳编著. 数字电子技术及应用,科学出版社
[5]李秀人主编. 电子技术实训指导. [M]西安:国防工业出版社, 2006年。