数字电子技术交通灯课程设计报告

数字电子技术交通灯课程设计报告内容摘要：

CLK14U37 4 L S 1 9 0 NA15B1C10D9~U/D5QA3QB2QC6QD7~CTEN4~LOAD11~RCO13MAX/MIN12CLK14V C C5VV C C5VV C C5VV C C5VU 8 C7 4 L S 3 2 NU 8 A7 4 L S 3 2 NU 8 B7 4 L S 3 2 NU47 4 L S 0 8 JU 7 A7 4 L S 3 2 DU 7 B7 4 L S 3 2 DU 7 C7 4 L S 3 2 DU 1 2 A7 4 L S 0 0 DU 1 3 A7 4 L S 3 2 NU 5 A7 4 L S 0 8 DU 1 5L M C 5 5 5 C NGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2C11 0 n FC21 0 u FR747kΩR847kΩU 2 0 D7 4 L S 3 2 NU 1 7 A7 4 L S 0 4 DU 1 67 4 L S 0 4 DU94 5 1 1 B D _ 5 VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3U 1 04 5 1 1 B D _ 5 VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3U 1 1A B C D E F GCKR13 0 0 Ω RPACK 7R23 0 0 Ω RPACK 7R3300ΩU 1 9A B C D E F GCK1041031021011009998979673929493950V C C91908988878685V C C848382818079787776757407271706968676665640636261V C C605958575655545352 方案选择 通过比较方案一和方案二 ，方案一结构复杂，计时电路和倒计时电路各自分开运行，增加不必要的元器件，造成了成本的浪费。 而方案二结构相 对简单计时电路和倒计时电路合二为一，因此选择方案二较好。 三 单元电路设计 脉冲信号发生电路 本设计中，脉冲信号发生器可以用一片 555 定时电路构成的多谐振荡器来实现，脉冲周期为 1s，其计算公式为 T=(R1+2R2)Cln2,以此信号作为下一步计时电路的 CP 脉冲。 因为本电路中用到的是 1s 的脉冲，所以依据电阻和电容的定值表可以得，我们选 R1=R2=47k， C2=10uF,C1=10nF. V C C5VU 1 5L M C 5 5 5 C NGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2C11 0 n FC21 0 u FR747kΩR847kΩV C C1516170 图 31 上面即为产生 1s 的脉冲电路，仿真出的波形如下： 表 32 计时电路 设计中用两片 BCD 码减法计数器 74LS192 构成 30 秒钟倒计时电路，当红灯转换成绿灯或黄灯转换为红灯是重新将 30 秒钟置入减法计数器中， 30 秒倒计时电路开始新一轮工作， 74LS192 按照 BCD码规律输出。 将两片 74LS48 芯片的输入端分别连接到十位减法计数器 74LS192 和个位减法计数器 74LS192 的输出端上，输出经限流接到数码管上，电路图如下所示： 图 32 控制电路 控制电路主要是由计数器输出端的高低电平来控制，当计数器从 30s 开始计数，一直到 05s 出现时给控制电路一个脉 冲让其控制黄灯发光，而到 0s 出现时，再给一个脉冲，让它控制红绿灯，黄灯与红灯的反转。 从而实现灯的有序控制。 下图为计数器给控制器所传输的脉冲信号：从上面的灯的几种状态看，一共有四种状态，也就是说一次循环共有四次变化。 这四种状态如下： 设控制器的四种状态编码为 00、 0 1 10，并分别用 S0、 SS S2 表示，则控制器的工作状态及功能如下表所示，控制器应送出甲乙车道红黄绿灯的控制信号。 为了简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定： 表 32 控制状态 信号灯状态 车道运行状态 S0（ 00） 甲绿，乙红 甲车道通行，乙车道禁止通行 S1（ 01） 甲黄，乙红 甲车道缓行，乙车道禁止通行 S3（ 110 甲红，乙绿 甲车道禁止通行，乙车道通行 S2（ 10） 甲红，乙黄 甲车道禁止通行，乙车道缓行 根据图中的状态转换，控制器有四个状态，因此可由两个触发器构成，本设计中选用两个 JK 触发器产生四个状态。 控制器的输入为触发器的现态和控制器触发器的次态，由此可得到状态转换表如下所示： 表 33 现态 次态 Q1n 非Q1n Q2n Q2 非 n 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 触发器采用双 JK 触发器 74LS73，正是利用了 JK 的置数功能，每 60s 实现四次置数，而灯也正是利用了这四次的状态加上门电路来实现的。 译码器电路的作用是将控制器输出构成的四种状态转换为甲乙车道上六个信号灯的控制信号。 定义：甲车道绿灯亮为 AG=1，绿灯灭为 AG=0；黄灯亮为 AY=1，黄灯灭为 AY=0；红灯亮为 AR=1，红灯灭为 AR=0。 同样可以令乙车道上绿灯亮为 BG=1， 绿灯灭为 BG=0；黄灯亮为 BY=1，黄灯灭为 BY=0；红灯亮为 BR=1，红灯灭为 BR=0。 则可以得到如下关系： 表 34 状态 AG AY AR BG BY BR 00 1 0 0 0 0 1 01 0 1 0 0 0 1 11 0 0 1 1 0 0 10 0 0 1 0 1 0 设计中要求黄灯亮时每秒钟闪烁一次，可将 AY（ BY）信号与秒冲信号共同送入与门，然后用其输出信号控制黄灯即可。 下图即为两路车行道灯的控制仿真图： V C C5VV C C5VV C C5VU 9 A7473N1J。