數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)與仿真(存儲(chǔ)版)
【正文】 L E D 2 L E D 3 L E D 4 L E D 5 L E D 6Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6R75kΩR85kΩR95kΩR 1 05kΩR 1 15kΩR 1 25kΩ0 0 0 0 0 0 圖 56 東西方向綠燈亮南北方向紅燈亮 21 R1220ΩR2220ΩR3220ΩR4220ΩR5220ΩR6220ΩL E D 1 L E D 2 L E D 3 L E D 4 L E D 5 L E D 6Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6R75kΩR85kΩR95kΩR 1 05kΩR 1 15kΩR 1 25kΩ0 0 0 0 0 0 圖 57 東西方向黃燈亮南北方向紅 燈亮 2 夜間工作方式 南北東西各方向黃燈亮，且每秒閃動(dòng)一次，其它燈不亮，如圖 58所示： R1220ΩR2220ΩR3220ΩR4220ΩR5220ΩR6220ΩL E D 1 L E D 2 L E D 3 L E D 4 L E D 5 L E D 6Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6R75kΩR85kΩR95kΩR 1 05kΩR 1 15kΩR 1 25kΩ0 0 0 0 0 0 圖 58 交通燈夜晚工作圖 調(diào)試方法 1 首先調(diào)試 555 定時(shí)器。U 7 A7 4 L S 3 2 D=1U 8 A7 4 L S 3 2 D=1U 9 A7 4 L S 0 8 Namp。 經(jīng)過(guò)修改之后的組合邏輯電路輸出與輸入的表達(dá)式為： ESG= EQ FQ DR EWG= EQ FQ DR NSY= EQ FQ + DR EWY= EQ FQ + DR NSR= FQ DR EWR= FQ DR 由邏輯真值 表以及上述分析可得，邏輯控制原理圖如圖 37 所示： 17 圖 44 邏輯控制原理圖 R12 2 0 166。解決辦法如下： (1) 在夜間由于 EQ = FQ ,將原兩輸入與門(mén)改為三輸入與門(mén)。本次課設(shè)非門(mén)選用 TTL 集成門(mén) 74LS04，與門(mén)選用 TTL 集成門(mén) 74LS08。本次課程設(shè)計(jì)使用兩個(gè) D觸發(fā)器組成 4分頻器電路，如圖 47所示： RD CP AB QA QB QC QD QE QF QG QH L L L L L L L L L H L QAO QBO QCO QDO QEO QFO QGO QHO H ↑ HH H QAN QBN QCN QDN QEN QFN QGN H ↑ L L QAN QBN QCN QDN QEN QFN QGN H ↑ L L QAN QBN QCN QDN QEN QFN QGN 14 1D21Q5~1Q6~1CLR11CLK3~1PR41D21Q5~1Q6~1CLR11CLK3~1PR4 圖 47 四分頻的電路原理圖 74LS74 是一個(gè)邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件，每個(gè)器件中包含兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的邊沿觸發(fā) d觸發(fā)器電路模 塊。再次課程設(shè)計(jì)中要求輸出 T=1S，選取電容 C2=1uf， R2=560k 歐姆，根據(jù)震蕩周期計(jì)算，選擇電阻 R1=434K 歐姆。直流穩(wěn)壓電源的任務(wù)是為整體電路提供直流電源。信號(hào)燈采用 LED 紅、綠、黃發(fā)光二極管模擬（白天點(diǎn)亮?xí)r的 工作換燈流程 圖 如圖 31所示）。與 NI LabVIEW 和 SignalExpress 軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量 。 工程師們可以使用 Multisim 交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。 本系統(tǒng) 由控制器、定時(shí)器、譯碼器和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。 城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈 控，已成為交通管理部門(mén)需要解決的重要問(wèn)題之一。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。信號(hào)燈采用 LED紅、綠、黃發(fā)光二極管模擬。 從點(diǎn)亮要求可以看出，有些輸出是并行的：如南北方向綠燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北 方向紅燈亮?xí)r，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向黃燈亮。 他反復(fù)琢磨，終于想到了在紅綠燈中間再加上一個(gè)黃色信號(hào)燈，提醒人們注意危險(xiǎn)。那么靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的 就 是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。 以下就城鄉(xiāng)交通燈控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)調(diào)試等問(wèn)題來(lái)進(jìn)行具體分析討論。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。借助專業(yè)的高級(jí) SPICE 分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。 從點(diǎn)亮要求可以看出，有些輸出是并行的：如南北方向綠燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向黃燈亮。 電源模塊 信號(hào)燈采用三極管 9031 驅(qū)動(dòng)，其額定電流與額定電壓應(yīng)滿足三級(jí)管的驅(qū)動(dòng)能力，電源電壓采用直流 5V，通過(guò)變壓器將市電降壓到交流 9V，在通過(guò)整流橋整流濾波和穩(wěn)壓塊 7805 得到直流 5V電壓。為了電路 簡(jiǎn)單和調(diào)節(jié)振蕩周期方便，選擇用 555定時(shí)器組成多諧振蕩器（如圖 44 所示）： 圖 42 555定時(shí)器的原理圖 220V 11 GND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2 圖 43 555定時(shí)器的引腳圖 U1GND1DIS7OUT 3RST4VCC8THR6CON5TRI2R1434kΩR2560kΩ2C11 u F40C21 0 n F3001 圖 44 用 555定時(shí)器組成多諧振蕩器 根據(jù)周期與頻率的計(jì)算公式： )2(2ln)2( 2121 ?????????? CRRCRRT 電源電壓 q ，其中電路圖中 C3的作用是防止電磁干擾對(duì)振蕩電路的影響，一般選用1S 12 的瓷片電容。秒脈沖經(jīng) 4 分頻后得到 4 秒脈沖，將其作為十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的 CP 脈沖。組合邏輯電路的真值表如表 43所示 ， 邏輯控制原理圖如圖 49 所示 : 表 43 組合邏輯電路的真值表 根據(jù)表 44寫(xiě)出組合邏輯電路輸出與輸入的表達(dá)式，經(jīng)化簡(jiǎn)得： NSG= EQ FQ FEEWG ? FENSY? FEEWY ? FNSR Q? FQ?EWR 由上述表達(dá)式可以看出，組合邏輯電路用到兩個(gè)非門(mén)，四個(gè)兩輸入與門(mén)。 上述三個(gè)問(wèn)題不符合信號(hào)燈的點(diǎn)亮要求。那么在夜間由于DR =1， DR =0，則 NSY EWY=1? ，即南北和東西方向的黃燈點(diǎn)亮；而在白天由于DR =0， DR =1，則 NWY= DR + EQ FQ ， NWY= FEFED R ?? ，即各方向的燈按白天工作方式點(diǎn)亮。U 6 A7 4 L S 0 8 Namp。信號(hào)燈采用 LED 紅、綠、黃發(fā)光二極管模擬。各部分電路連接起來(lái)，觀察交通燈是否正常工作。在此次交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中 ,更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體使用方法。 在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。 我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力， 在各種其它能力上也都有了提高。 理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。這對(duì)于我們的將來(lái)也有很大的幫助。 課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門(mén)專業(yè)
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