基于數(shù)字電路的交通燈設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-07 22:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 四個(gè)狀態(tài)的循環(huán)轉(zhuǎn)換，關(guān)系圖如圖 3 所示。 5 圖 3 主控器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 雙 D 觸發(fā)器的連接如圖 4 所示。 圖 4 雙 D 觸發(fā)器構(gòu)成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 令左邊觸發(fā)器兩個(gè)輸出端為 Q1 和 Q1’ ,右邊觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端分別為 QO 和 Q0’ ，則 Q1Q0 的狀態(tài)變化依次是 00、 0 11。 信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)電路 主控制器的四種狀態(tài)分別要控制主、支干道紅黃綠燈的亮與滅。令 燈亮為“ 1”，燈滅為“ 0”，主干道紅黃綠燈分別為 R、 Y、 G，支干道紅黃綠燈分別為 R、 Y、 G，則信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)電路真值表如表 1 所示： 6 表 1 信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)電路真值表 輸 入 輸 出 Q1 Q0 R Y G r y g 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 由以上真值表可得到各燈的邏輯表達(dá)式分別為： R=Q1Q0’ +Q1QO=Q1。Y=Q1’ Q0。 G=Q1’ Q0’ R=Q1’ Q0’ +Q1’ Q0=Q1’ 。y=Q1Q0。 g=Q1Q0’ 因此得到主支干道的信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)電路如圖 5 所示。 主干道 支干道 圖 5 信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)電路圖 計(jì)時(shí)器電路 計(jì)時(shí)器電路是本次設(shè)計(jì)中做復(fù)雜也最為關(guān)鍵的一部分，這一部分又可以分為輸出和 7 輸入兩部分。輸入的信號(hào)除了秒脈沖時(shí)鐘信號(hào)以外，更重要的是主控電路對(duì)其輸入的置數(shù)信號(hào)。輸出信號(hào)為三部分，分別是主次干道的計(jì)時(shí)顯示電路、置數(shù)端開關(guān)控制信號(hào)、主控電路的脈沖控制信號(hào)。 百進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路 這一部分我們選用兩片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器芯片 74LS190D 級(jí)聯(lián)而成。 74LS190D 可以實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)，由 U/D 控制，當(dāng)輸入為低電平時(shí)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，反之則為減計(jì)數(shù)，本次設(shè)計(jì)選用減計(jì)數(shù)，因此 U/D 端輸入始終為高電平。 CTEN 端為擴(kuò)展功能端，接入低電平時(shí)正常工作，級(jí)聯(lián)接線如圖 6 所示。 圖 6 計(jì)時(shí)器級(jí)聯(lián)電路圖 置數(shù)端開關(guān)信號(hào)與主控器脈沖信號(hào)輸出電路 當(dāng)計(jì)數(shù)器每完成一個(gè)狀態(tài)的計(jì)數(shù)后，需要打開自己的置數(shù)端接受主控器下一個(gè)狀態(tài)的置數(shù)，同時(shí)輸出脈沖送往主控器使其產(chǎn)生新的狀態(tài)。由于每 完成一個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)，計(jì)時(shí)器都會(huì)有一個(gè)低電平進(jìn)位輸出，我們可以將這個(gè)低電平送往置數(shù)端開關(guān)端口打開置數(shù)端，同時(shí)反向后送往主控器切換狀態(tài)。但由于進(jìn)位輸出信號(hào)過于短暫，可能使主控器電路來不及反應(yīng)就消失，造成電路不穩(wěn)定。為了解決這一個(gè)問題，使進(jìn)位輸出信號(hào)有足夠的寬度，我們想到用基本 RS 觸發(fā)器組成反饋置數(shù)電路，由于進(jìn)位輸出信號(hào)是低電平，所以反饋電路可設(shè)計(jì)如圖 7 所示。 8 圖 7 基本 RS 觸發(fā)器組成的進(jìn)位輸出電路 由主控器狀態(tài)控制的置數(shù)信號(hào)輸入 按照設(shè)計(jì)要求，當(dāng)主干道允許通行并亮綠燈時(shí)，主道計(jì)數(shù)器需置入 30s 信號(hào) ， 30s 計(jì)完以后輸出進(jìn)位信號(hào)和主控脈沖信號(hào)，主控電路進(jìn)入下個(gè)狀態(tài)，給主道計(jì)數(shù)器置入 5s 信號(hào)，同時(shí)主道黃燈亮起，開始 5s 計(jì)時(shí)， 5s 計(jì)完以后輸出進(jìn)位脈沖和主控脈沖信號(hào)，置數(shù)端被打開，主控制器接到脈沖切換到下一個(gè)狀態(tài)，給主計(jì)數(shù)器輸入下一個(gè)置數(shù)信號(hào)；在此過程中，次道信號(hào)燈一直是紅色禁止通行，計(jì)時(shí)器共計(jì) 35s 時(shí)間，因此，在主道開始亮綠燈允許通行時(shí)，支道計(jì)數(shù)器應(yīng)該被主控器置入 35s 計(jì)數(shù)信號(hào)， 30s 后盡管主控器狀態(tài)發(fā)生變化，但次道仍然為紅燈，次計(jì)數(shù)器沒
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