【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 出電流值應(yīng)滿(mǎn)足整體電路的需要 作為一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源是必不可少的。本次課設(shè)設(shè)計(jì)的交通信號(hào)燈控制電路需要使用穩(wěn)定的 5V 直流穩(wěn)壓電源來(lái)驅(qū)動(dòng)各芯片使電路其正常工作。因 此需要設(shè)計(jì)輸出為 5V 的直流穩(wěn)壓電源。 直流穩(wěn)壓電源包括變壓器降壓、二極管（或整流橋）整流、電容濾波、集成穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓四部分。 直流穩(wěn)壓電源原理圖如圖 41所示： 10 圖 41 直流穩(wěn)壓電源原理圖 秒脈沖發(fā)生模塊 由于黃燈點(diǎn)亮?xí)r按秒閃動(dòng)以及時(shí)間顯示按秒倒計(jì)時(shí)，所以需要設(shè)計(jì)秒脈沖產(chǎn)生電路。秒脈沖產(chǎn)生電路實(shí)際就是一個(gè)多諧振蕩電路，它可以是用門(mén)電路和電阻、電容組成的多諧振蕩電路，也可以是用定時(shí)器 555(圖 42是 555 定時(shí)器的原理圖，圖43 是 555 定時(shí)器的引腳圖 )和電阻、電容組成的多諧振蕩器。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。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。當(dāng)元件選取完成后，根據(jù)電路原理圖連接電路即可。 計(jì)數(shù)模塊 由信號(hào)燈白天點(diǎn)亮流程圖可以得知，任何方向的信號(hào)燈的一個(gè)工作循環(huán)為十二進(jìn)制（綠、黃、紅的時(shí)間比例為 5： 1： 6），因此需要設(shè)計(jì)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，循環(huán)工作控制白天信號(hào)燈的點(diǎn)亮。因此，用移位寄存器組成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，擬選用 8位串入并出 移位寄存器 74LS164（其引腳圖如圖 45所示，功能表如表 41所示）： amp。QA3QB4QC5QD6A1B2CLK8QE10QF11QG12QH13~CLR9 圖 45 74LS164引腳圖 表 41 74LS164功能表器 原理表 輸入 輸出 清零 時(shí)鐘 串入 13 應(yīng)用電路：用 74LS164 組成的 12進(jìn)制扭 環(huán)型計(jì)數(shù)器電路 ，其電路圖如下圖 46所示： amp。QA3QB4QC5QD6A1B2CLK8QE10QF11QG12QH13~CLR95kΩ 圖 46 12進(jìn)制扭環(huán)型計(jì)數(shù)器 分頻模塊 十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)間單位為 4 秒，即它的 CP 脈沖為 4 秒。為了使整體電路工作步調(diào)一致， 4 秒脈沖應(yīng)該利用秒脈沖經(jīng)分頻獲得，這就需要設(shè)計(jì)一個(gè) 4 分頻器電路。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。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。 圖 48為其引腳排列和邏輯符號(hào) : 1D21Q 5~1Q 6~1CLR11CLK3~1PR4 圖 48 74LS74的引腳圖 功能說(shuō)明 ： 74LS74 內(nèi)含兩個(gè)獨(dú)立的上升沿雙 D 觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器有數(shù)據(jù)輸入（ D）、置位輸入 DS 復(fù)位輸入 DR 、時(shí)鐘輸入（ CP）和數(shù)據(jù)輸出。 DS 、 DR 的低電平使輸出預(yù)置或清除，而與其它輸入端的電平無(wú)關(guān)。當(dāng) DS 、 DR 均無(wú)效（高電平式）時(shí)，符合建立時(shí)間要求的 D 數(shù)據(jù)在 CP 上升沿作用下傳送到輸出端。 表 42 74LS74功能表 輸入 輸出 SD RD CP D Qn+1 Qn 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 ↑ 1 1 0 1 1 ↑ 0 0 1 1 1 ↓ Qn Qn 15 控制電路 模塊 邏輯控制電路是本設(shè)計(jì)的核心電路，由它控制交通信號(hào)燈按要求方式點(diǎn)亮 (一般經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路去控制信號(hào)燈 )。根據(jù)白天信號(hào)燈的點(diǎn)亮要求，將時(shí)序邏輯電路的輸出作為組合邏輯電路的輸 入，而組合邏輯電路的輸出給信號(hào)燈的驅(qū)動(dòng)電路。夜晚工作方式也需要組合邏輯電路的功能以及秒脈沖通過(guò)與門(mén)實(shí)現(xiàn)。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)。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。在 此基礎(chǔ)上，表達(dá)式需要修改，以實(shí)現(xiàn)課設(shè)要求。白天和夜間綜合考慮組合邏輯電路表達(dá)式和門(mén)電路的修改按設(shè)計(jì)要求，夜間僅有南北和東西方向的黃燈點(diǎn)亮，而其它燈熄滅。為此，在夜間應(yīng)使 74LS164 停止循環(huán)工作，可通過(guò)開(kāi)關(guān)將 74LS164 的 DR 接地，使 74LS164的所有 Q 端全部清零。白天 DR 為高電平， 74LS164 循環(huán)工作。 由 74LS164 組成的 12 進(jìn)制扭環(huán)形計(jì)數(shù)器電路中的開(kāi)關(guān)就是白天、夜間控制開(kāi)關(guān)。在夜間由于 DR =0使所有的 74LS164 的 Q 端清零，因此會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題： (1) NSG= EQ FQ ，由于夜間 Q 端均為低電平，則 NSG 為高電平，即南北綠燈點(diǎn)計(jì)數(shù)器輸出 南北信號(hào) 東西信號(hào) QA QB QC QD QE QF 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 NSG NSY NSR 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1