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用数字电路对交通灯控制电路的设计

2017-05-09 06:29:50 来源网站: 百味书屋

篇一:数电试验 交通灯控制电路的设计

一、 方案论证

首先分析我们要设计的这个交通灯控制电路的功能有以下几点:1、可以控制主干道与支干道的信号灯的明暗,2、可以对主干道与支干道的信号灯亮的时间进行倒数计时。因此我们可以知道此电路应包含振荡电路、计数器电路、译码显示、主控制电路和信号灯译码驱动器等五个部分,并分析其原理图如图1所示。

图1 交通灯控制电路

对红绿灯时段分别倒数计时,运用红绿灯变化时的高低电平对74LS192D芯片进行置数,使之能分别进行35S、30S、5S倒数计时,再通过74LS160N芯片的输出端进行各种逻辑组合运算控制红黄绿三种灯的亮灭,通过555定时器提供的脉冲信号控制黄灯的闪烁。此方案与方案一相比更易操作,用到的逻辑运算器件也比方案一要少,现实应用时可用性好,性价比较高。

二、 电路设计

1、振荡电路

脉冲信号源选用555定时器产生,频率为1Hz,其各项数据为R1=4.7KΩ,R2=5.7KΩ,C1=1mF,C2=10nF,其电路图如图2所示。

图2 振荡电路

2、计数器电路

电路工作循环周期为70S,,主干道红灯为35S,绿灯为30S,次干道上红灯35S,绿灯30S,黄灯5S,本设计我选用了74LS192D和74LS160N,74LS192D芯片具有倒数计时清零置数功能,用来进行倒数计时,74LS160N是加法计数器用来进行同步计数来控制信号灯的亮灭。计时器电路分两部分,倒数计时部分和加法计时部分。倒数计时部分电路如图3所示,加法计时部分电路如图4所示。

图3 倒数计时器电路

图4 加法计时器电路

3、译码显示

此部分电路的作用是将倒数计数器电路中的数值通过数码显示管显示出来便于人们可以直接观察,此电路通过555定时器输入脉冲信号到74LS192D芯片再接数码显示管,使数值以倒数计时方式显示出来。其电路图如图5所示。

图5 译码显示电路

4、主控制电路

主控制电路主要是74LS192D芯片输出的信号到数码显示管,每次计时完成

后此输出信号通过基本逻辑运算对74LS192D和74LS160N芯片进行重新置数使得整个交通灯控制系统能循环的进行下去。其电路图如图6所示。

图6 主控制电路

5、信号灯译码器电路

此部分电路是为了将计数器输出的信号转变为红黄绿三种颜色的灯变化所需的信号,通过计数器74LS160N输出的信号进行基本逻辑运算控制红灯和绿灯的亮灭,黄灯的闪烁则是通过74LS160N输出地信号和555定时器所产生的脉冲信号进行逻辑运算实现的。其电路图如图7所示。

图7 信号灯译码器驱动电路

四、 性能的测试

在Multisim10.0环境下对电路进行了测试,测试效果如图8到图11所示四种状态。由于74LS192D芯片可以进行倒数计时,74LS160N芯片的输入端全部接地,故信号灯的输入信号是由这两种芯片的信号以及555定时器所产生的脉冲信号进行各种逻辑运算得到的,总共可得到以下几种结果:

1、 2、 3、 4、

前35S内主干道绿灯亮,支干道红灯亮,见图8; 中间5S主干道黄灯闪烁,支干道红灯亮,见图9; 后30S内主干道红灯亮,支干道红灯亮,见图10; 最后5S主干道红灯亮,支干道黄灯闪烁,见图11;

篇二:数字电路课程设计交通灯

数字逻辑电路设计

课程设计报告

系 (部):三系 专 业: 通信工程 班 级: 2011级<1>班 姓 名: 陈

学 号: 201103061 成 绩: 开课时间: 2012-2013学年 二 学期 指导老师: 李海霞

一、设计题目

交通信号灯控制器

二、主要内容

1、 分析设计题目的具体要求

2、 完成课题所要求的各个子功能的实现

3、 用multisim软件完成题目的整体设计

三、具体要求

(一)、交通灯信号控制器仿真设计

设计要求

(1) 设计一个十字路口的交通灯控制电路,要求东西方向和南北方向车道

两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间都设为35s。时间可

设置修改。

(2) 在绿灯转为红灯时,要求黄灯先亮5s,才能变换运行车道。

(3) 黄灯亮时,要求每秒闪亮一次。

(4) 东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外,每一种灯亮的

时间都用显示器进行显示。

(5) 假定+5V电源给定。

四、进度安排

第一天:介绍所用仿真软件;布置任务,明确课程设计的完整功能和要求。 第二天:消化课题,掌握设计要求,明确设计系统的全部功能,图书馆查阅资

料。

第三天:确定总体设计方案,画出系统的原理框图。

第四天:绘制单元电路并对单元电路进行仿真。

第五天:分析电路,对原设计电路不断修改,获得最佳设计方案。

第六天:完成整体设计并仿真验证。

第七天:对课程设计进行现场运行检查并提问,给出实践操作成绩。 第八天:完成实践报告的撰写

五、成绩评定

课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格评定,最终考核成绩由四部分组成:

1、

2、

3、

4、 理论设计方案,演示所设计成果,总成绩40%; 设计报告,占总成绩30%; 回答教师所提出的问题,占总成绩20%; 考勤情况,占总成绩10%;

无故旷课一次,平时成绩减半;无故旷课两次平时成绩为0分,无故旷课三 次总成绩为0分。迟到20分钟按旷课处理。

目 录

前 言 .................................................... 5

1、总体设计思路、基本原理和框图 .......................... 6

1.1设计思路 ........................................................ 6

1.2设计原理和功能............................................... 6

1.2.1基本功能 ............................................... 6

1.3总体设计框图 ............................................. 7

2、单元电路设计 .......................................... 7

2.1各芯片的用法和功能........................................... 7

2.1.1555定时器 ........................................... 7

2.1.2 74LS138............................................... 8

2.1.374LS192............................................. 10

2.1.4 74LS153.............................................. 11

2.2 单元模块 .................................................. 12

2.2.1 秒脉冲信号发生器..................................... 12

2.2.2 计时器................................................ 13

2.2.3控制器 ................................................ 14

2.2.4信号灯显示器 .......................................... 16

2.2.5 总电路图.............................................. 17

3、电路仿真调试 ......................................... 17

3.1计数器的仿真................................................ 17

3.2控制显示器的仿真............................................ 18

4、故障分析与电路改进 ................................... 21

4.1 故障分析和解决 ............................................. 21

4.2电路改进.................................................... 22

5、总结 ................................................. 23

6、心得体会 ............................................. 24

7、元件清单 ............................................. 25

8、参考文献 ............................................. 25

篇三:数字电路课程设计交通灯控制(FPGA+纯硬件电路)

数电课内实验报告

课程名称:项目名称:交通灯控制(实验箱+CPLD)学 院: 电子信息学院

专 业: 电子信息工程

学 号: 13061223学生姓名:完成时间: 2015.6.20

一、实验目的

1、问题重述:

本实验为综合实验。要求设计一个十字交叉路口的交通灯控制电路,使交通灯符合交通规则,保证路口交通通畅。

任务1:交通灯控制器设计,设计一个十字交叉路口(分别为A,B通道)的交通灯控制电路。设A,B通道各有红绿黄三种灯,交通灯显示情况为: (1)A通道绿灯,B通道红灯; (2)A通道黄灯,B通道红灯; (3)A通道红灯,B通道绿灯; (4)A通道红灯,B通道黄灯。

要求交通灯自动显示:(1)—>(2)—>(3)—>(4),其中(1),(3)持续20秒,(2),(4)持续4秒。

任务2:设A,B通道各有红绿(包括直行和右转G1,左转G2)黄四种灯,交通灯显示情况为:

(1)A通道绿灯,G1持续20秒,然后G2持续20秒,B通道红灯,共 40秒;

(2)A通道黄灯闪烁,闪烁频率1Hz,B通道红灯,共4秒;

(3)A通道红灯,B通道绿灯,G1持续20秒,然后G2持续20秒,共40秒;

(4)A通道红灯,B通道黄灯闪烁,闪烁频率1Hz。

要求交通灯自动显示:(1)—>(2)—>(3)—>(4),并且A,B通道有数码管进行倒计时计数。

提示:数码管倒计时可以采用LPM参数库里面的计数器,也可以采用一般计数器结构模型。

2、问题剖析:

在这个实验中,分为两个任务:按照任务要求实时控制A,B通道的红黄绿三种交通灯的亮灭;用数码管对AB通道进行倒计时计数。

二、项目构思

任务一:

BGBYBR

其中,AG为A通道绿灯, AY为A通道黄灯,AR为A通道红灯,BG为B通道绿灯, BY为B通道黄灯,BR为B通道红灯。

①,采用DFF实现周期为1秒的时钟信号变成4秒的时钟分频电路。

CLK1S

②,采用74LS290或74LS160(注:可以多块芯片)计数器实现计数分频电路(输入信号为CLK4S,输出为Y1和Y2)。其中CLK4S,Y1,Y2的波形如下:

1

CLK4S

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Y1Y2

③,根据Y1和Y2信号及其A,B通道各个指示灯的时序,采用与非门实现AG,AY,AR,BG,BY,BR。假设每个指示灯都为高电平时才亮。

④,A,B通道的黄灯应有闪烁功能,闪烁频率1Hz。修改AY,BY的电路。

任务二:

方案一:使用case语句实现

分为三个倒计时计数模块,模分别为24,20,4,在从中提取个位,十位信号输出数码管显示。

方案二:使用74LS192逆序计数芯片实现

运用74192芯片搭建预置数分别为9,3,3的逆序计数(实际计数中对应的模分别为20,4,24)采用低电平置数LDN信号在计数到0时进行置数进入下一倒计时环节。

二、方案设计与仿真结果

1.系统简介:

该系统运用74LS161,74LS192等数字电路基本计数器芯片和quartusII软件的verilog语句设计了一个十字交叉路口的交通灯控制电路,并且对A,B通道有数码管进行倒计时计数。 2.各模块具体设计: 任务一:

①采用DFF实现周期为1秒的时钟信号变成4秒的时钟分频电路。

仿真结果

②采用4LS161计数器实现计数分频电路(输入信号为CLK4S,输出为Y1和Y2)。

I.输出信号Y1电路原理图:

II.输出信号Y2电路原理图:

仿真结果:

③,根据Y1和Y2信号及其A,B通道各个指示灯的时序,采用与非门实现AG,AY,AR,BG,BY,BR。假设每个指示灯都为高电平时才亮。 AG= Y1’Y2’ AY=Y1Y2’ AR=Y2 BG=Y1’Y2BY=Y1Y2 BR=Y2’ 实验原理图:


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