數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)—交通信號(hào)燈

1、<p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)—交通信號(hào)燈</p><p><b>　　1、課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　⑴培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字電路的設(shè)計(jì)能力。</p><p>　?、普莆战煌ㄐ盘?hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)、組裝和調(diào)試方法。</p><p>　　2、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求</p><p>　　

2、⑴設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈的控制電路，要求：</p><p>　?、僦鞲傻篮椭Ц傻澜惶娣判?，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(shí)，黃燈先亮5S，此時(shí)原紅燈不變。</p><p>　?、塾檬M(jìn)制數(shù)字顯示放行及等待時(shí)間。</p><p>　　⑵用SSI和MSI器件組成交通信號(hào)燈控制電路，

3、并在DICE-3實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行組裝和調(diào)試。</p><p>　　⑶畫出各單元電路圖，整機(jī)邏輯框圖和邏輯電路，寫出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。</p><p>　　3、交通信號(hào)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(gè)主干道和一個(gè)支干道，每邊都設(shè)置了紅、綠、黃三色信號(hào)燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮可以通行，在綠燈變紅燈時(shí)先要

4、求黃燈亮幾秒鐘，各方向車輛都停止通行。</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)上述交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制，電路中應(yīng)有主控制器、計(jì)數(shù)器、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、計(jì)時(shí)器、8421BCD譯碼器和數(shù)碼顯示器、信號(hào)燈譯碼驅(qū)動(dòng)器幾部分電路組成，整機(jī)電路原理框圖如實(shí)訓(xùn)圖2</p><p>　?、艜r(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器（秒信號(hào)發(fā)生器） </p><p>　　數(shù)字系統(tǒng)是靠時(shí)鐘信號(hào)來(lái)工作的，是主控制器和計(jì)時(shí)器的工作

5、信號(hào)，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(zhuǎn)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(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，CMOS多諧振蕩器，秒信號(hào)發(fā)生器等。在此我們提供了555定時(shí)器構(gòu)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(yùn)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>　?、浦骺刂破?lt;/b></p><p>　　十字路口車輛通行有如下時(shí)序圖：</p><p>　　① 開始設(shè)主干道通行（主綠亮）支干道不通行（支紅亮）持續(xù)時(shí)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(shí)間5S；</p><

7、;p>　?、?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(shí)間20S；</p><p>　?、?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(shí)間5S，5S后又回到第一種情況，如此循環(huán)反復(fù)。狀態(tài)轉(zhuǎn)換如下。</p><p>　　設(shè)S0=00，S1=01，S2=10，S3=11，實(shí)現(xiàn)這4 個(gè)狀態(tài)的電路可用兩個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成，也可用計(jì)數(shù)器構(gòu)成，本實(shí)訓(xùn)采用

8、了異步二---十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用了反饋歸零法實(shí)現(xiàn)4進(jìn)進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從輸出端QBQA得到所要求的四個(gè)狀態(tài),邏輯電路圖如實(shí)訓(xùn)圖5所示，并用X1=QB，X0=QA。</p><p><b>　?、怯?jì)數(shù)器</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器的作用：一、根據(jù)主干道和支干道車輛運(yùn)行時(shí)間和黃燈切換時(shí)間要求進(jìn)行30S、20S、5S計(jì)數(shù)；二、向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，

9、主控制器根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。計(jì)數(shù)器一方面用秒脈沖信號(hào)外，還應(yīng)受主控制器的狀態(tài)控制，計(jì)數(shù)器工作情況：計(jì)數(shù)器在主控制器進(jìn)入狀態(tài)S0時(shí)開始３０Ｓ計(jì)數(shù)，３０Ｓ后產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，使計(jì)數(shù)器歸零，主控制器進(jìn)入狀態(tài)S1，計(jì)數(shù)器開始５Ｓ計(jì)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(zhuǎn)換信號(hào)，使計(jì)數(shù)器歸零，主控制器進(jìn)入狀態(tài)S2，計(jì)數(shù)器開始2０Ｓ計(jì)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(zhuǎn)換信號(hào)，使計(jì)數(shù)器歸零，主

10、控制器進(jìn)入狀態(tài)S3，計(jì)數(shù)器又開始５Ｓ計(jì)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(zhuǎn)換信號(hào)，使計(jì)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(jì)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(shí)鐘端作為主控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，計(jì)數(shù)器的電路圖如實(shí)訓(xùn)圖6。</p><p&g

11、t;<b>　?、刃盘?hào)燈的譯碼電路</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(hào)燈的真值表</p><p>　　信號(hào)燈譯碼電路真值表</p><p><b>　　4、組裝和調(diào)試</b></p><p>　　在實(shí)驗(yàn)箱上按各單

12、元電路分別搭接秒信號(hào)電路、主控制器、計(jì)數(shù)器、信號(hào)燈譯碼器、數(shù)字顯示譯碼器，然后按以下步驟進(jìn)行：</p><p>　　（1）秒信號(hào)電路的調(diào)試，用555定時(shí)器接成多諧振蕩器產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)，選取適當(dāng)R、C參數(shù)，使T=1S，用示波器加以測(cè)量。</p><p>　?。?）主控制器的搭接，用集成異步計(jì)數(shù)器74LS90反饋歸零法聯(lián)成四進(jìn)制計(jì)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(jì)數(shù)器的搭接，用集成異步計(jì)數(shù)器74LS90反饋歸零法聯(lián)成5S、20S、30進(jìn)制計(jì)數(shù)器，將周期為1秒的方波送入計(jì)數(shù)器的CP端，接入主控制器的狀態(tài)信號(hào)X1、X0并將將計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)送入主控制器的CP端，觀察計(jì)數(shù)器是否按30S、5S、20S、5S、30S……循環(huán)計(jì)數(shù)。</p><p>　　（4）信號(hào)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(hào)燈譯碼電路，輸入來(lái)自主控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)X1、X0，觀察六個(gè)發(fā)光二極管是否按要求發(fā)光。</p><p>　?。?）整機(jī)聯(lián)調(diào)，使交通信號(hào)燈電路正常工作。</p><p>　　5、供參考選擇的元器件</p><p>　　（1）集成電路74LS90 3片，74LS48 2片，74LS00 6片，74LS20 4