1、交通燈控制電路設(shè)計(jì)由一條主干道和一條支干道的匯合點(diǎn)形成十字交叉路口，為確保車輛安全、迅速地通行，在交叉路口的每個(gè)入口處設(shè)置了紅、綠、黃三色信號(hào)燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時(shí)間停靠在禁行線內(nèi)。實(shí)現(xiàn)紅、綠燈的自動(dòng)指揮對(duì)城市交通管理現(xiàn)代化有著重要的意義。1、設(shè)計(jì)目的1 .掌握交通燈控制電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。2 .熟悉數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)和使用方法。2、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1 .用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈。2 .當(dāng)主干道允許通行亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈，而支干道允許亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈。3 .主支干道交替允許通行，主干道每次放行30s、支干道20s。設(shè)計(jì)30s和2

2、0s計(jì)時(shí)顯示電路。4 .在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過(guò)程中間，要亮5s的黃燈作為過(guò)渡，設(shè)置5s計(jì)時(shí)顯示電路。3、原理電路設(shè)計(jì)(1)設(shè)計(jì)邏輯流程:主干道計(jì)數(shù)器時(shí)基電路(2)方案比較及整體電路根據(jù)題目，主支干道紅綠燈分時(shí)亮可以分成四種狀態(tài)。若采用兩個(gè)JK觸發(fā)器即可滿足?？紤]到主支干道計(jì)數(shù)的不同，需要從計(jì)數(shù)器那里產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，來(lái)使JK觸發(fā)器改變狀態(tài)。當(dāng)然可以通過(guò)邏輯推導(dǎo)，然后用各種基本的數(shù)字器件，如與非門，來(lái)產(chǎn)生一個(gè)滿足要求的信號(hào)。但是用到的器件比較多，而且布線較復(fù)雜。所以不采用這個(gè)TzTo-5VVCC74LS0JDUIA加工BEb77MWCj廣W1TFf4L5160Nh3QiJDEMFBCO6$

3、沏"DCZ4LS16OHIL51Q口-EEUI鑒于方案一，考慮采用中規(guī)模集成電路，因此選擇使用了數(shù)據(jù)選擇器。將計(jì)數(shù)器某個(gè)計(jì)數(shù)到的信號(hào)，如5s,接到數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端，然后將由JK觸發(fā)器產(chǎn)生的表明四種狀態(tài)的信號(hào)Q2和Q1接到數(shù)據(jù)選擇器的地址代碼端。這個(gè)方案解決了方案一的問(wèn)題，所以采用了這種設(shè)計(jì)方法。UI74LS04DU12BU12CTdL50&D25V2.6V2.5V2.5V2.5V2.5Vl/CC7JL3112NVCC6%心心&U12D74L：U12AUULT14L500D741Mid1111按照J(rèn)K觸發(fā)器習(xí)慣的接法，由數(shù)據(jù)輸出端來(lái)的信號(hào)接到J或K,但是若計(jì)數(shù)器采

4、用置零的方式，信號(hào)有效的時(shí)間很短，這就要求觸發(fā)器有較高的掃描頻率，但是計(jì)數(shù)器的頻率已經(jīng)固定是1s,造成同一個(gè)頻率電路，卻需要不同的頻率。因此采用直接接進(jìn)觸發(fā)器的使能端。至此，確定了最后的方案。(3)單元電路設(shè)計(jì)及電路的工作原理為了便于分析，把一些單元電路從整體電路中分離出來(lái)，同時(shí)為了電路的簡(jiǎn)潔明了，分析電路的邏輯時(shí)，還把次要的元件暫時(shí)移除.單元電路各部分以及功能如下：控制電路主控電路是本課題的核心，主要產(chǎn)生30s、20s、5s三個(gè)定時(shí)信號(hào)，它的輸出一方面經(jīng)譯碼后分別控制主干道和支干道的三個(gè)信號(hào)燈，另一方面控制定時(shí)電路啟動(dòng)。主控電路屬于時(shí)序邏輯電路，可采用狀態(tài)機(jī)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。主干道和支干道各自

5、的三種燈(紅、黃、綠)，正常工作時(shí)，只有4種可能,即4種態(tài)：?jiǎn)?dòng)啟動(dòng)啟動(dòng)啟動(dòng)30s定時(shí)器，狀態(tài)為00；5s定時(shí)器，狀態(tài)為01;20s定時(shí)器，狀態(tài)為11；5s定時(shí)器，狀態(tài)為10。主綠燈和支紅等亮，主干道通行,主黃燈和支紅燈亮，主干道停車,主紅燈和支綠燈亮，支干道通行,主紅燈和支黃燈亮，支干道停車,00控制電路圖如下:30S募20s«.5s-1GICO1C1IC?1C3ABN82C1ECE2C3vcc1Y4-2PJL*2PR&NI>3Y-EC74LS32D74LO74D>JLCLR5TCCZCLR血74LS153DU4A74LS139D控制電路產(chǎn)生四種狀態(tài)原理簡(jiǎn)述如下

6、：通過(guò)Q2和Q1控制數(shù)據(jù)選擇器和1-4譯碼器，從而選出進(jìn)位信號(hào)，從而通過(guò)D型觸發(fā)器的置1和清0端來(lái)改變Q2和Q1,從而達(dá)到改變狀態(tài)。交通燈顯示電路1-4根據(jù)要求，列出真值表如下:輸入輸出Q2Q1RYGryg00001100010101001110000110100010根據(jù)真值表就可列出每個(gè)燈的邏輯表達(dá)式，從而畫出電路圖，在這里采用譯碼器74HC13湍件。交通燈則用發(fā)光二極管替代，采用高亮的，正常工作時(shí)的壓降大概是2V,電流需保持在3-20mA之間，需加限流電阻，電阻取510歐姆，電路圖如下：Q2.11皿原5760主干道計(jì)數(shù)顯示電路：依據(jù)要求，必須使用兩個(gè)74LS160計(jì)數(shù)器才能滿足，通過(guò)與與

7、非門的組合，從何組成30s,20s和5s三種計(jì)數(shù)狀態(tài)。由于主干道由綠燈跳到黃燈時(shí)，次干道仍然處于紅燈狀態(tài)，為了主次干道的燈看起來(lái)不會(huì)有計(jì)數(shù)的顯示混亂，因而采用主次干道相對(duì)獨(dú)立計(jì)數(shù)，也就需要四個(gè)計(jì)數(shù)器。為了能正常顯示阿拉伯?dāng)?shù)字，需要接譯碼器74LS48,由74LS48是輸出低電平有效，所以顯示電路中采用共陽(yáng)數(shù)碼管。數(shù)碼管是高亮數(shù)碼管，宜加上限流電阻，取與發(fā)光二極管上的限流電阻一樣，取510歐姆。計(jì)數(shù)器在脈沖進(jìn)來(lái)時(shí)就開(kāi)始計(jì)數(shù)，使脈沖寬帶為1s,這樣就可以按時(shí)間計(jì)數(shù)，達(dá)到5s或20s等，利用與非門組成一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，然后接到數(shù)據(jù)選擇器。通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器來(lái)與主電路聯(lián)系。由于其他計(jì)數(shù)器的接法與該圖的計(jì)數(shù)器的

8、接法相類似，作為十位的計(jì)數(shù)器的脈沖由個(gè)位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)，通過(guò)一個(gè)反相器，接到十位的脈沖輸入端。計(jì)數(shù)顯示電路的其中一部分VCCA3AQBCQCDQDENPRCOENT*LOAP*CLR>CLKVCC5V進(jìn)位信號(hào)蜜S29*CLKU57in3.A9U674LS48D1vqc"5VU11A74LS00D74LS160D進(jìn)位信號(hào)時(shí)基電路本設(shè)計(jì)的電路由于對(duì)時(shí)基的準(zhǔn)確性要求不是很高，故不采用晶振，采用由555為主要器件的多諧振蕩器。電源接通后，UCO!過(guò)電阻向電容充電。電容上的電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)達(dá)到一定電壓時(shí)，因Uc與閥值輸入端TH相連，使比較器1輸出翻轉(zhuǎn)，輸出電壓為0,同時(shí)放電管導(dǎo)通

9、放電，達(dá)到一定值時(shí)，比較器2工作，輸出電壓變高電平。這樣周而復(fù)始，形成震蕩。多諧振蕩器的震蕩周期為T=0.7(R1+2R2)C這里的電容取10u,則電阻RI與R2分別取100k和21k,當(dāng)然仍然需要接個(gè)電位器來(lái)替代一般的電阻，這樣才能獲得較準(zhǔn)確的脈沖頻率。vcc5VU1R8100k。'詠71543kO一E3TCISTHETEIvccIOiiFLM555cM具體元件清單:74LS0074LS32LM555二個(gè)一個(gè)一個(gè)74LS16074LS74四個(gè)一個(gè)電阻若干74LS15374LS139電容若干一個(gè)一個(gè)可以采用74HC系列功能完以上主要采用74LS系列，如果考慮到性價(jià)比的因素,全一樣，但是

10、性能更強(qiáng)。調(diào)試過(guò)程焊接完成以后，就對(duì)時(shí)基電路進(jìn)行測(cè)量，發(fā)出輸出的脈沖不符合要求，直接的反映就是計(jì)數(shù)器幾乎在同一時(shí)間，計(jì)入兩個(gè)脈沖。從萬(wàn)用表可以看出，脈沖信號(hào)在很短的時(shí)間內(nèi)，有兩次跳躍，也就是出現(xiàn)了兩次上升沿。為此，接入一個(gè)緩沖器，即非門，來(lái)調(diào)整波形，輸出就滿足要求?？刂齐娐泛附颖容^成功，沒(méi)有出現(xiàn)焊錫短接的現(xiàn)象，一開(kāi)始，就能按我原本的設(shè)想那樣工作。至于顯示電路，由于綠燈的要求比較高，而我將它與紅燈一樣考慮，相對(duì)比較暗，但是還是可以接受，所以就沒(méi)有改動(dòng)?？偨Y(jié)：首先，由于考慮不周全，采用按順序數(shù)上去，不太符合生活習(xí)慣。在驗(yàn)收時(shí)，老師就指出了我的錯(cuò)誤，并給予了建議。雖然該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)我預(yù)期的功能，由于上述原因，也就大打折扣。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)電路設(shè)計(jì)的流程有比較清晰的了解，也對(duì)其中應(yīng)該注意的問(wèn)題有所了解，也糾正了我以前的一些錯(cuò)誤的看法。比如我以前認(rèn)為芯片越少，焊接就越容易。其實(shí)不然，還要考慮元件相互間的聯(lián)系程度，由于采用單面板，在線相互交叉，最后只能用跳線，致使板面不美觀，同時(shí)也降低了抗干擾能力。電路的設(shè)計(jì)不是一件簡(jiǎn)單的事情，需要有嚴(yán)格的邏輯過(guò)程和計(jì)算過(guò)程，同時(shí)需要考慮的各種要素，都不能想當(dāng)然的就下結(jié)論。同時(shí)也了解到認(rèn)識(shí)元件的重要性，了解穩(wěn)定和成本這兩者之間復(fù)雜的