【文章內(nèi)容簡介】 出電流值應滿足整體電路的需要 作為一個實際的應用系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源是必不可少的。本次課設設計的交通信號燈控制電路需要使用穩(wěn)定的 5V 直流穩(wěn)壓電源來驅(qū)動各芯片使電路其正常工作。因 此需要設計輸出為 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 由于黃燈點亮時按秒閃動以及時間顯示按秒倒計時，所以需要設計秒脈沖產(chǎn)生電路。秒脈沖產(chǎn)生電路實際就是一個多諧振蕩電路，它可以是用門電路和電阻、電容組成的多諧振蕩電路，也可以是用定時器 555(圖 42是 555 定時器的原理圖，圖43 是 555 定時器的引腳圖 )和電阻、電容組成的多諧振蕩器。為了電路 簡單和調(diào)節(jié)振蕩周期方便，選擇用 555定時器組成多諧振蕩器（如圖 44 所示）： 圖 42 555定時器的原理圖 220V 11 GND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2 圖 43 555定時器的引腳圖 U1GND1DIS7OUT 3RST4VCC8THR6CON5TRI2R1434kΩR2560kΩ2C11 u F40C21 0 n F3001 圖 44 用 555定時器組成多諧振蕩器 根據(jù)周期與頻率的計算公式： )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振蕩電路的影響，一般選用1S 12 的瓷片電容。再次課程設計中要求輸出 T=1S，選取電容 C2=1uf， R2=560k 歐姆，根據(jù)震蕩周期計算，選擇電阻 R1=434K 歐姆。當元件選取完成后，根據(jù)電路原理圖連接電路即可。 計數(shù)模塊 由信號燈白天點亮流程圖可以得知，任何方向的信號燈的一個工作循環(huán)為十二進制（綠、黃、紅的時間比例為 5： 1： 6），因此需要設計十二進制計數(shù)器，循環(huán)工作控制白天信號燈的點亮。因此，用移位寄存器組成十二進制計數(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 時鐘 串入 13 應用電路：用 74LS164 組成的 12進制扭 環(huán)型計數(shù)器電路 ，其電路圖如下圖 46所示： amp。QA3QB4QC5QD6A1B2CLK8QE10QF11QG12QH13~CLR95kΩ 圖 46 12進制扭環(huán)型計數(shù)器 分頻模塊 十二進制計數(shù)器的時間單位為 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 秒脈沖應該利用秒脈沖經(jīng)分頻獲得，這就需要設計一個 4 分頻器電路。秒脈沖經(jīng) 4 分頻后得到 4 秒脈沖，將其作為十二進制計數(shù)器的 CP 脈沖。本次課程設計使用兩個 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 是一個邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件，每個器件中包含兩個相同的、相互獨立的邊沿觸發(fā) d觸發(fā)器電路模 塊。 圖 48為其引腳排列和邏輯符號 : 1D21Q 5~1Q 6~1CLR11CLK3~1PR4 圖 48 74LS74的引腳圖 功能說明 ： 74LS74 內(nèi)含兩個獨立的上升沿雙 D 觸發(fā)器，每個觸發(fā)器有數(shù)據(jù)輸入（ D）、置位輸入 DS 復位輸入 DR 、時鐘輸入（ CP）和數(shù)據(jù)輸出。 DS 、 DR 的低電平使輸出預置或清除，而與其它輸入端的電平無關。當 DS 、 DR 均無效（高電平式）時，符合建立時間要求的 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計的核心電路，由它控制交通信號燈按要求方式點亮 (一般經(jīng)驅(qū)動電路去控制信號燈 )。根據(jù)白天信號燈的點亮要求，將時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燈的驅(qū)動電路。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與門實現(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寫出組合邏輯電路輸出與輸入的表達式，經(jīng)化簡得： NSG= EQ FQ FEEWG ? FENSY? FEEWY ? FNSR Q? FQ?EWR 由上述表達式可以看出，組合邏輯電路用到兩個非門，四個兩輸入與門。本次課設非門選用 TTL 集成門 74LS04，與門選用 TTL 集成門 74LS08。在 此基礎上，表達式需要修改，以實現(xiàn)課設要求。白天和夜間綜合考慮組合邏輯電路表達式和門電路的修改按設計要求，夜間僅有南北和東西方向的黃燈點亮，而其它燈熄滅。為此，在夜間應使 74LS164 停止循環(huán)工作，可通過開關將 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 進制扭環(huán)形計數(shù)器電路中的開關就是白天、夜間控制開關。在夜間由于 DR =0使所有的 74LS164 的 Q 端清零，因此會出現(xiàn)以下問題： (1) NSG= EQ FQ ，由于夜間 Q 端均為低電平，則 NSG 為高電平，即南北綠燈點計數(shù)器輸出 南北信號 東西信號 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