简易交通灯控制电路的设计Word文档下载推荐.doc
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2.进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料
1.童诗白,华成英主编,模拟电子技术基础。
[M]北京:
高等教育出版社,
2006年。
2.闫石,数字电路基础(第五版),[M]北京:
高等教育出版社,2005.
3.陈孝兵555集成电路使用电路集高等教育出版社,2002-8
4.王刚TTL集成电路应用机械工业出版社2000-10
五、按照要求撰写课程设计实验报告
成绩评定表:
序号
评定项目
评分成绩
1
设计方案正确,具有可行性,创新性(15分)
2
设计结果可信(例如:
系统分析、仿真结果)(15分)
3
态度认真,遵守纪律(15分)
4
设计报告的规范化、参考文献充分(不少于5篇)(25分)
5
答辩(30分)
总分
最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)
指导教师签字:
2015年1月16日
一、概述
随着我国汽车工业的发展,近年来交通事故高发,是一个普遍的问题,因此,交通红绿灯的设计,关乎所有人的生命安全。
本次课设要求完成红绿灯设计电路,且各个方向的时间不相同,但是东西方向可以共用一个红绿灯,南北方向也可以共用一个红绿灯,设计电路中,应该先选择触发器产生波形,计数器进行计数,这样计数时间一定后将进位端连上合适的门电路,产生符合要求的红绿灯设计电路。
二、方案设计
设计方框图如图1所示
门电路判断
161计数器
555触发器
相应电路的红绿灯亮灭情况
图1.方案设计方框图
设计思路:
(1)555芯片构造成多谐振荡器,产生时钟脉冲,时钟脉冲是总电路的控制,为计数器,各个数列提供时钟脉冲。
(2)用一个161的十六进制计数器组成的分频电路,把原来555所组成的时钟脉冲进行分频,555设计产生2HZ的时钟信号,161进行十倍分频,原信号变为0.2HZ这时候作为新的输入信号,用来做下一个161片子的时钟输入端。
(3)将分频以后的信号作为161计数器的时钟输入端,当161计数器计数为0到4的时候,整个时钟走了五个周期,一个周期的时间是五秒,从而达到计数25秒的效果。
在将计数器的4到5设置为黄灯信号,从而达到计数五秒的效果。
(4)因为当计数器时间到了5以后,由于黄灯要进行跳变,故而在加入另一个计数器,使得该计数器从0到2进行计数,计数十五秒,从而使红绿灯发生跳变,设置2到3秒为黄灯。
(5)用另外一个161片子作为选择切换两个计数器的工作状态,配合相应的门电路,就能实现整个电路的要求达到的功能。
由于本方案中黄灯电路,就当两个计数器从2到3,从4到5计数周期,从而实现四个路口全部黄灯的功能。
本方案优缺点:
由于本方案中用的是一个分频器,而且其他电路均用161进行实现,从而避免使比较复杂的计数器,且该电路片子的种类基本为常用芯片,便于实验搭建电路。
加上附加的门电路,该电路成本低,且使用的均为可靠常用芯片。
同时用分频器实现25秒电路图思想比较与众不同。
三、电路设计
1.分频器电路
分频器用555定时器做成施密特触发器,且产生2HZ的方波,但是该频率不符合实验电路中要求的五秒技术一次的要求,因此用一个161计数器,设计为置零法,计数到1001,即是个周期,从而实现了计数器的计数要求。
.
图2.分频器电路
2.分频器电路选择片子工作的电路:
该电路中最左边的161片子是作为选择片子来工作的,当右边上方片子3达到了进位输出的时候,即二进制数0101,十进制数5秒的那个时刻,下方片子没有工作,因而片子3的输入端为高电平,因而三输入与非门的输出端为低电平,从而使最左边时钟由高拉低了,进而使得该片子的输出端为低电平,成功的将片子由上面的工作下面的不工作状态,切换为上面的不工作而下方的片子工作状态。
图3.切换片子工作芯片的电路
3.南北方向红灯,东西方向绿灯电路25秒:
该电路由于开关处于断开状态,因而上方电路线为低电平,因而门电路中最左边的或门电路上面的输入端为低电平,下面的输入端与非门电路有关。
当第上方的161工作时候,输入端为低电平,非门以后为高电平,从而或门输出变为高电平,从而南北方向红灯亮,东西方向绿灯亮。
图4南北方向绿灯,东西方向红灯电路25秒
4.南北方向红灯,东西方向绿灯电路15秒:
该电路中由于最左边的或门电路上输入端为低电平,下输入端为高电平,从而使得电路输出为现在图中所示,上方绿灯亮,下方最下面的或门上输入端为低电平,下输入端为高电平,从而下方红灯亮。
图5.南北方向绿灯,东西方向红灯电路15秒
5.黄灯电路:
黄灯电路的工作在两个计数器的输出端均为高电平时候,此时三输入与非门为高电平输入,输出为低电平,强行将两个161片子的9端口为低电平,此时最左边的非门输出为高电平,因而和他相连的右边的非门变为高电平,此时与黄灯相连的或门电路变为高电平,则黄灯全亮。
图6.黄灯电路
6.紧急状况电路:
当紧急状况开关闭合,非门电路为低电平,161不工作,此时最右边上下两个或门的输入端为高电平,两个红灯均亮。
图7.紧急电路
四、性能测试
1..分频器工作电路的测试
电压波形仿真如下图所示
图8.分频器电压波形图
2.切换片子工作状态的测试
当上面的161工作的时候的如下图所示
图9.当上面的161工作状态图
当下面的161工作的时候如下图所示
图10.当下面的161工作状态图
3.东西方向红灯亮,南北方向绿灯亮25秒测试
东西方向红灯亮,南北方向绿灯亮25秒测试如图所示
图11.东西方向红灯亮,南北方向绿灯亮25秒测试图
4.东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮15秒测试
东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮15秒测试如图所示
图12.东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮15秒测试图
5.黄灯5秒测试图
黄灯5秒测试如图所示
图13.黄灯亮测试图
6.紧急状况测试图
紧急状况测试图如图所示
图13.紧急状况测试图
7.实物连接电路图:
实物连接电路图如图所示
图14.实物连接电路图
本次设计电路,应该有四种情况,上图中显示的是东西方向红灯电路,南北方向绿灯电路15秒,该电路下来会自动切换状态,到东西南北都为黄灯5秒,后在自行切换到东西方向绿灯南北方向红灯电路25秒,当开关闭合上之后,电路会显示四个方向全部为红灯。
开关断开时候,电路自行恢复到正常状态。
五、结论和感想
在这次课设中体会到了书本和实际的差距,在书上会解题,不一定会设计方案,对于计数器同步和异步,有时候为了达到多一位和少一位的问题都要花很长时间去修改,感觉对了,但是结果还是不对,仿真和实际的构思有一定的差距。
课设的目的是锻炼学生的自学能力和解决问题的能力,当遇到问题时一定要先思考,然后再做,只有把本质的东西弄明白了,做起来就会轻松!
参考文献
[1]ThomasLFloyd主编.数字电子技术第十版.[M]北京:
,电子工业出版社2006年
[2]陈振官等编著.新颖高效声光报警器.[M]北京:
国防工业出版社,2005年
[3]童诗白,华成英编.模拟电子技术基础.[M]北京:
高等教育出版社,2006年
[4]戴伏生主编.基础电子电路设计与实践.[M]北京:
国防工业出版社,2002年
[5]谭博学主编.集成电路原理与应用.[M]北京:
电子工业出版社,2003年
附录I总电路图
附录II元器件清单
编号
名称
型号
数量
A1
定时器
555
R1
电阻
3.6MΩ
U4U5U6U10
计数器
74LS161
U3FU3CU3DU8AU3A
非门
74LS04
S1
开关
6
U18BU14BU14DU11BU15BU15AU15C
或非门
74LS08
7
U13
三输入或非门
74LS27
8
U19AU19B
或门
CD4032
9
C3
电容
1uF
10
C2
0.1uF
13