數(shù)字電子技術課程設計—交通信號燈

1、<p>　　數(shù)字電子技術課程設計—交通信號燈</p><p><b>　　1、課程設計目的</b></p><p>　?、排囵B(yǎng)學生的數(shù)字電路的設計能力。</p><p>　　⑵掌握交通信號燈控制電路的設計、組裝和調試方法。</p><p>　　2、課程設計內(nèi)容和要求</p><p>　　

2、⑴設計一個交通信號燈的控制電路，要求：</p><p>　　①主干道和支干道交替放行，主干道車流量大，每次放行30S，支車道流量小，每次放行20S。</p><p>　　②每次綠燈變紅燈時，黃燈先亮5S，此時原紅燈不變。</p><p>　?、塾檬M制數(shù)字顯示放行及等待時間。</p><p>　?、朴肧SI和MSI器件組成交通信號燈控制電路，

3、并在DICE-3實驗箱上進行組裝和調試。</p><p>　　⑶畫出各單元電路圖，整機邏輯框圖和邏輯電路，寫出設計實驗總結報告。</p><p>　　3、交通信號燈的基本原理</p><p>　　十字路口的紅綠燈燈指揮著行人和各種車輛的安全通行，示意圖如下，有一個主干道和一個支干道，每邊都設置了紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮可以通行，在綠燈變紅燈時先要

4、求黃燈亮幾秒鐘，各方向車輛都停止通行。</p><p>　　要實現(xiàn)上述交通信號燈的自動控制，電路中應有主控制器、計數(shù)器、時鐘信號發(fā)生器、計時器、8421BCD譯碼器和數(shù)碼顯示器、信號燈譯碼驅動器幾部分電路組成，整機電路原理框圖如實訓圖2</p><p>　?、艜r鐘信號發(fā)生器（秒信號發(fā)生器） </p><p>　　數(shù)字系統(tǒng)是靠時鐘信號來工作的，是主控制器和計時器的工作

5、信號，獲得脈沖的方法有兩種，一是用多諧振蕩器直接產(chǎn)生，另外是利用整形電路將其它周期性波形轉換成矩形脈沖，多諧振蕩器的電路有多種形式，RC環(huán)形多諧振蕩器，555定時器構成的多諧振蕩器，CMOS多諧振蕩器，秒信號發(fā)生器等。在此我們提供了555定時器構成的多諧振蕩器的參考電路。</p><p>　　要獲得周期為1秒的矩形波，運用公式T=0.7（R1+2R2）C1合理電阻和電容的值取C1=0.01μF，則R1+2R2=？

6、</p><p><b>　　⑵主控制器</b></p><p>　　十字路口車輛通行有如下時序圖：</p><p>　?、?開始設主干道通行（主綠亮）支干道不通行（支紅亮）持續(xù)時間30S；</p><p>　　② 30S后，主干道停車，支干道仍不通行，這種情況下主黃與支紅亮，持續(xù)時間5S；</p><

7、;p>　　③ 5S后，主干道不通行，支干道通行，這種情況下主紅與支綠亮，持續(xù)時間20S；</p><p>　　④ 20S后，主干道仍不通行，支干道停車，這種情況下主紅與支黃燈亮，持續(xù)時間5S，5S后又回到第一種情況，如此循環(huán)反復。狀態(tài)轉換如下。</p><p>　　設S0=00，S1=01，S2=10，S3=11，實現(xiàn)這4 個狀態(tài)的電路可用兩個觸發(fā)器構成，也可用計數(shù)器構成，本實訓采用

8、了異步二---十進制計數(shù)器74LS90來實現(xiàn)，采用了反饋歸零法實現(xiàn)4進進制計數(shù)器，從輸出端QBQA得到所要求的四個狀態(tài),邏輯電路圖如實訓圖5所示，并用X1=QB，X0=QA。</p><p><b>　?、怯嫈?shù)器</b></p><p>　　計數(shù)器的作用：一、根據(jù)主干道和支干道車輛運行時間和黃燈切換時間要求進行30S、20S、5S計數(shù)；二、向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，

9、主控制器根據(jù)狀態(tài)轉換信號進行狀態(tài)轉換。計數(shù)器一方面用秒脈沖信號外，還應受主控制器的狀態(tài)控制，計數(shù)器工作情況：計數(shù)器在主控制器進入狀態(tài)S0時開始３０Ｓ計數(shù)，３０Ｓ后產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，使計數(shù)器歸零，主控制器進入狀態(tài)S1，計數(shù)器開始５Ｓ計數(shù)5Ｓ后又產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，使計數(shù)器歸零，主控制器進入狀態(tài)S2，計數(shù)器開始2０Ｓ計數(shù)，2０Ｓ后也產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，使計數(shù)器歸零，主

10、控制器進入狀態(tài)S3，計數(shù)器又開始５Ｓ計數(shù)5Ｓ后同樣產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，使計數(shù)器歸零，主控制器回到狀態(tài)S0又開始新一輪循環(huán)。</p><p>　　從以上分析中，容易求得30S、20S、5S計數(shù)器的歸零函數(shù)A、B、C</p><p>　　而L=A+B+C取反后送到主控制器的時鐘端作為主控制器的狀態(tài)轉換信號，計數(shù)器的電路圖如實訓圖6。</p><p&g

11、t;<b>　?、刃盘枱舻淖g碼電路</b></p><p>　　主控制器的四種工作狀態(tài)分別要控制主、支干道紅、黃、綠燈的亮與滅，燈亮為1，燈滅為0，可列出信號燈的真值表</p><p>　　信號燈譯碼電路真值表</p><p><b>　　4、組裝和調試</b></p><p>　　在實驗箱上按各單

12、元電路分別搭接秒信號電路、主控制器、計數(shù)器、信號燈譯碼器、數(shù)字顯示譯碼器，然后按以下步驟進行：</p><p>　?。?）秒信號電路的調試，用555定時器接成多諧振蕩器產(chǎn)生秒脈沖信號，選取適當R、C參數(shù)，使T=1S，用示波器加以測量。</p><p>　?。?）主控制器的搭接，用集成異步計數(shù)器74LS90反饋歸零法聯(lián)成四進制計數(shù)器，將周期為1秒的方波送入CP端，觀察主控制器的狀態(tài)變化變化規(guī)

13、律（00-01-10-11）。</p><p>　?。?）計數(shù)器的搭接，用集成異步計數(shù)器74LS90反饋歸零法聯(lián)成5S、20S、30進制計數(shù)器，將周期為1秒的方波送入計數(shù)器的CP端，接入主控制器的狀態(tài)信號X1、X0并將將計數(shù)器的狀態(tài)轉換信號送入主控制器的CP端，觀察計數(shù)器是否按30S、5S、20S、5S、30S……循環(huán)計數(shù)。</p><p>　?。?）信號燈譯碼電路的搭接 用74LS00

14、（四2輸入與非門）和74LS04（六反相器）接成信號燈譯碼電路，輸入來自主控制器的狀態(tài)轉換信號X1、X0，觀察六個發(fā)光二極管是否按要求發(fā)光。</p><p>　?。?）整機聯(lián)調，使交通信號燈電路正常工作。</p><p>　　5、供參考選擇的元器件</p><p>　?。?）集成電路74LS90 3片，74LS48 2片，74LS00 6片，74LS20 4