交通信號燈可動控制器一、設(shè)計目的1、鞏固和加強(qiáng)數(shù)字電子技術(shù)課程的理論知識。2、掌握電子電路的一般設(shè)計方法，了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)過程。3、掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法及其故障排除方法，學(xué)會用EWB路仿真。4、通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力。鞏固所學(xué)知識，加強(qiáng)綜合能力，提高實驗技能，啟發(fā)創(chuàng)新能力的效果1、5、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。讓學(xué)生通過動手動腦解決實際問題，鞏固課程中所學(xué)的理論知識和實驗技能。南北方向綠燈NSG亮70S,東西方向紅燈亮EWR亮二、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個交通燈控制電路,實現(xiàn)對城市十字路口的交通燈控制。技術(shù)要求為1、東西方向綠燈EWG亮70S,南北方向紅燈亮NSR亮2、東西方向黃燈EWY亮5S,南北方向紅燈亮NSR亮3、南北方向黃燈NSY亮5S,東西方向紅燈亮EWR亮。設(shè)計任務(wù)分析本實驗的知識點為任意進(jìn)制數(shù)加減計數(shù)器設(shè)計，觸發(fā)器，555定時電路的工作原理以及基本控制邏輯電路的設(shè)計方法，參數(shù)計算和檢測調(diào)試。（1）秒振蕩電路應(yīng)能輸出頻率分別為為1H幅度為5V的時鐘脈沖，要求誤差不超過01S。為提高精度，可用555設(shè)計一個輸出頻率為1HZ的多諧振蕩器（2）計數(shù)器電路應(yīng)具有75秒倒計時功能，可以通過2片74LS190級聯(lián)來實現(xiàn)。（3）各個方向的倒計時顯示可共用一套譯碼顯示電路，只要用2個4輸入的BCD_HEX數(shù)碼管接74LS190的輸出即可實現(xiàn)。（4）主控制電路和信號燈譯碼驅(qū)動用各種門電路和JK觸發(fā)器組成，應(yīng)能實現(xiàn)計時電路的轉(zhuǎn)換、各方向信號燈的控制。三、設(shè)計框圖首先分析實際交通燈控制電路，從主干道（南北方向）和支干道（東西方向）入手，路口均有紅、黃、綠三個交通燈顯示數(shù)碼管。其示意圖如下圖11十字路口交通信號燈控制示主干道主干道支干道支干道意圖1系統(tǒng)工作流程圖設(shè)主干道通行時間為N1，支干道通行時間為N2，主、支干道黃燈亮的時間均為N3，通常設(shè)置為N1N2N3。系統(tǒng)工作流程圖如圖所示圖12系統(tǒng)工作流程2系統(tǒng)硬件框圖硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖所示圖13硬件結(jié)構(gòu)框圖由于MULTISIM帶有不需要譯碼的4輸入DCD_HEX數(shù)碼管，為了簡便，在仿真電路中直接使用DCD_HEX數(shù)碼管，沒有使用譯碼電路。四系統(tǒng)單元電路及設(shè)計原理1狀態(tài)控制器由流程圖可見，系統(tǒng)有4種不同的工作狀態(tài)，狀態(tài)編碼分別為11、10、01、00，狀態(tài)編碼為兩個下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器74LS112的輸出和。BQA當(dāng)為11時，東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮。當(dāng)為10時，東西方向黃燈閃，南北方向紅燈亮。當(dāng)為01時，東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮。當(dāng)為00時，東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃。JK觸發(fā)器由下面兩路特殊的時鐘信號驅(qū)動，所以會循環(huán)的在這四種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。綠色的波形（上）為的時鐘，紅色波形（中）為的時鐘，藍(lán)色波形BQAQ（下）為555定時器得到的1HZ的時鐘信號。綠色信號的下降沿正好在第75個時鐘處，紅色信號的下降沿有兩個一個在第70個時鐘處，另一個在第75個時鐘處。這部分電路由純粹的組合邏輯電路來實現(xiàn)，思路如下當(dāng)兩片192計數(shù)器的置數(shù)端都有效時（即輸出為00），的時鐘信號為0，否則為1。BQ設(shè)計組合電路，判斷當(dāng)兩片192的輸出為05（即倒計時70秒）時，輸出為0，否則為1。這樣得到了這樣兩個波形CQC再把他們進(jìn)行與操作，便可得到的時鐘信號。AQ和的波形AQB2狀態(tài)譯碼器以狀態(tài)控制器輸出作譯碼器的輸入變量，根據(jù)4個不同通行狀態(tài)實現(xiàn)對主、支干道三色信號燈的控制要求，6盞燈控函數(shù)真值表如表2所示。表2由真值表得燈控函數(shù)邏輯表達(dá)式RNOT，YANDNOT，GANDBQAQBAQR，YNOTANDNOT，GANDNOTBY和Y的控制信號在輸入之前與時鐘信號進(jìn)行一下與操作，為了達(dá)到黃燈閃爍的效果。電路圖如下3遞減計時系統(tǒng)計數(shù)器選用集成電路74190較簡便。74190是十進(jìn)制同步可逆計數(shù)器，它具有異步并行置數(shù)功能、保持功能。74190沒有專用的清零輸入端，但可以借助QA、QB、QC、QD的輸出數(shù)據(jù)間接實現(xiàn)清零功能。74190功能表如表3所示。表3選用兩片74190時間控制可逆計數(shù)器，兩片計數(shù)器之間采用異步級連方式，利用個位計數(shù)器的借位輸出脈沖直接作為十進(jìn)制計數(shù)器的計數(shù)脈沖，個位計數(shù)器輸入秒脈沖作為計數(shù)脈沖。信號燈遞減計數(shù)器電路圖4秒脈沖發(fā)生器秒振蕩電路可由555多諧振蕩器構(gòu)成，參數(shù)計算如下取C210F，要得到1HZ的方波信號，低電平時間T205S，高電平時間T105S由（R12R2）C069T，T1R1R2C069，T2R2069C，得R2724K，R10，在仿真時，為了便于觀察，可以縮短周期，這里取R2724，R11得到的近似為100HZ的方波。五系統(tǒng)總電路進(jìn)行主電路連接,得到完整的電路圖,并進(jìn)行運(yùn)行、檢測、調(diào)試完整電路圖如下六系統(tǒng)調(diào)試仿真用MULTISIM軟件按照電路圖連接電路并運(yùn)行。上電以后，由于系統(tǒng)默認(rèn)仿真時間比較慢，數(shù)碼管顯示更新比較慢，調(diào)整系統(tǒng)仿真時間，在SIMULATEINTERACTIVESIMULATIONSETTING中，調(diào)整MAXIMUNTIMESTEP，直到得到比較好的顯示效果。也可以通過成倍的減小555的參數(shù)來調(diào)整時鐘信號，從而得到比較好的顯示效果。通過觀察數(shù)碼管的顯示和紅綠燈的亮滅，滿足設(shè)計要求，一開始數(shù)碼管從75減到0，東西方向的綠燈亮70秒，然后東西方向的黃燈閃爍5秒，南北方向的紅燈一直亮，之后，數(shù)碼管又恢復(fù)到75，南北方向的綠燈亮70秒，然后黃燈閃爍5秒，東西方向的紅燈一直亮。使用虛擬示波器觀察555輸出波形和控制信號的波形，都符合設(shè)AQB計要求。七設(shè)計體會通過這次交通燈的課程設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實問題的能力。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用學(xué)習(xí)過程中，以及在常用編程設(shè)計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大