数字电子技术课程设计报告-智能交通灯的设计

数字电子技术课程设计报告-智能交通灯的设计内容摘要：

码管显示出来。 定时的起始信号由状态控制电路给出，当一种定时时间结束的信号输入到状态控制电路时，由控制电路去启动、关闭三色交通灯或启动另一种倒计时电路。 我觉得第一个方案更符合我们的实际要求 , 故 选择 第一个方案。 第 5 页 西华大学课程设计说明书 3 单元模块设计 本章主 要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。 各 单元模块 功能介绍及电路设计 本系统主要分为四个单元模块，它们分别是：秒脉冲发生器、定时电路模块、控制器电路模块和译码器模块。 各 单元模块功能 及相关 电路 的具体说明如下。 脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器需要产生一定精度和幅度的矩形波信号。 本设计中由于秒脉冲信号作为计数器的计时脉冲，其精度直接影响计数器的精度，因此要求秒脉冲有比较高的精度。 一般情况下，要做出一个精度比较高、频率很低的振荡器有一定的难度，工程上解决这一问题的办法是先做一个频率比较高的矩形波振荡器，然后将其输出信号通过计数器进行多级分频，就可以得到频率比较 低、精度比较高的脉冲信号发生器，其精度取决于振荡器的精度和分频级数。 按照这种的思路设计出图 31 所示的秒脉冲信号发生器。 图 31 秒脉冲发生器 图 31中由陶瓷振荡器、电阻、电容和 4060 内含的振荡电路共同构成 32768 ZH 振荡器，产生频率为 32468 的 ZH 矩形波，经 4060 内部的 14 级计数器的分频，得到频率为 2 ZH 的矩形波，然后由 74LS160 的 0Q 端得到频率为 1 ZH 的秒脉冲信号，用该脉冲作为减法计数器的计数脉冲。 第 6 页 西华大学课程设计说明书 定时器 模块设计 74LS161 的外引线排列图 如图 32 所示。 图 32 74LS161 管脚图 其功能表如表 31 所示。 表 31 74LS161 功能表 输 入 输 出 MR CLK TC CEP CET P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф 0 0 0 0 1 ↑ 0 Ф Ф d c b a d c b a 1 ↑ 1 0 Ф Ф Ф Ф Ф Q3 Q2 Q1 Q0 1 ↑ 1 Ф 0 Ф Ф Ф Ф Q3 Q2 Q1 Q0 1 ↑ 1 1 1 Ф Ф Ф Ф 状态码加 1 以秒脉冲作为计数器的计数脉冲，设计一个四十五进制和五进制的计数器，如图33 所示。 第 7 页 西华大学课程设计说明书 图 33 定时器电路 控制器 模块设计 控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。 按照图 23 的状态转换图，控制器有 4 个状态，因此可由两个触发器构成，本设计中选用两个 JK 触发器产生 4 个状态。 （ 1） A 车道绿灯亮， B 车道红灯亮，此时 A 车道允许车辆通行， B 车道禁止车辆通行。 当 A 车道绿灯亮能够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统转入下一个状态。 （ 2） A 车道黄灯亮， B 车道红灯亮，此时 A 车道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车 辆禁止通行， B 车道禁止车辆通行。 当 A 车道黄灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统转入下一个状态。 （ 3） A 车道红灯亮， B 车道绿灯亮。 此时 A 车道禁止车辆通行， B 车道允许车辆通行，当 B 车道绿灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统转入下一个状态—— (1)描述中的状态。 由以上分析，交通信号灯有 4 个状态，可分别用 0S 、 1S 、 3S 、 2S 来表示，并且分别分配状态编码为 00、 0 1 10，由此可得到控制器的状态。 第 8 页 西华大学课程设计说明书 表 32 控制器状态表： 控制状态 信号灯状态 车道运行状态 0S （ 00） A 绿灯， B 红灯 A 车道通行， B 车道禁止通行 1S （ 01） A 黄灯， B 红灯 A 车道过线车通行，未过线车禁止通行， B 车道禁止通行 3S （ 11） A 红灯， B 绿灯 A 车道禁止通行， B 车道通行 2S （ 10） A 红灯， B 黄灯 A 车道禁止通行， B 车道过线车通行，未过线车禁止通行 图 34 控制器 的状态图 控制器的输入为触发器的现态以及 LT 和 YT ，控制器的输出为触发器的次态和控制器状态转换信号 TS ,由此得到表 33 所示的状态转换表。 表 33 控制器状态转换表 输入 输出 现 态 1nQ 0nQ 状态转换条件 次 态 状态转换信号 LT YT 11nQ 10nQ TS 00 10 01 11 0/0 0 /0 1 /1 0/0 1/1 1 /1 0 /0 0/0 /LY TTTS 第 9 页 西华大学课程设计说明书 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 根据表 33，写出状态方程和状态转换信号方程为 11 1 0 1 0 1 0n n n n n n nYYQ Q Q T Q Q Q Q T    （ 31） 10 1 0 1 0 1 0n n n n n n nLLQ Q Q T Q Q Q Q T    （ 32） 1 0 1 0 1 0 1 0n n n n n n n nT。