基于數(shù)字電路的交通燈設計(編輯修改稿)
2025-07-07 22:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 四個狀態(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)成的二進制計數(shù)器 令左邊觸發(fā)器兩個輸出端為 Q1 和 Q1’ ,右邊觸發(fā)器的兩個輸出端分別為 QO 和 Q0’ ，則 Q1Q0 的狀態(tài)變化依次是 00、 0 11。 信號燈驅(qū)動電路 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，則信號燈驅(qū)動電路真值表如表 1 所示： 6 表 1 信號燈驅(qū)動電路真值表 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燈驅(qū)動電路如圖 5 所示。 主干道 支干道 圖 5 信號燈驅(qū)動電路圖 計時器電路 計時器電路是本次設計中做復雜也最為關(guān)鍵的一部分，這一部分又可以分為輸出和 7 輸入兩部分。輸入的信號除了秒脈沖時鐘信號以外，更重要的是主控電路對其輸入的置數(shù)信號。輸出信號為三部分，分別是主次干道的計時顯示電路、置數(shù)端開關(guān)控制信號、主控電路的脈沖控制信號。 百進制計數(shù)器電路 這一部分我們選用兩片十進制計數(shù)器芯片 74LS190D 級聯(lián)而成。 74LS190D 可以實現(xiàn)加計數(shù)和減計數(shù)，由 U/D 控制，當輸入為低電平時進行加計數(shù)，反之則為減計數(shù)，本次設計選用減計數(shù)，因此 U/D 端輸入始終為高電平。 CTEN 端為擴展功能端，接入低電平時正常工作，級聯(lián)接線如圖 6 所示。 圖 6 計時器級聯(lián)電路圖 置數(shù)端開關(guān)信號與主控器脈沖信號輸出電路 當計數(shù)器每完成一個狀態(tài)的計數(shù)后，需要打開自己的置數(shù)端接受主控器下一個狀態(tài)的置數(shù)，同時輸出脈沖送往主控器使其產(chǎn)生新的狀態(tài)。由于每 完成一個計數(shù)狀態(tài)，計時器都會有一個低電平進位輸出，我們可以將這個低電平送往置數(shù)端開關(guān)端口打開置數(shù)端，同時反向后送往主控器切換狀態(tài)。但由于進位輸出信號過于短暫，可能使主控器電路來不及反應就消失，造成電路不穩(wěn)定。為了解決這一個問題，使進位輸出信號有足夠的寬度，我們想到用基本 RS 觸發(fā)器組成反饋置數(shù)電路，由于進位輸出信號是低電平，所以反饋電路可設計如圖 7 所示。 8 圖 7 基本 RS 觸發(fā)器組成的進位輸出電路 由主控器狀態(tài)控制的置數(shù)信號輸入 按照設計要求，當主干道允許通行并亮綠燈時，主道計數(shù)器需置入 30s 信號 ， 30s 計完以后輸出進位信號和主控脈沖信號，主控電路進入下個狀態(tài)，給主道計數(shù)器置入 5s 信號，同時主道黃燈亮起，開始 5s 計時， 5s 計完以后輸出進位脈沖和主控脈沖信號，置數(shù)端被打開，主控制器接到脈沖切換到下一個狀態(tài)，給主計數(shù)器輸入下一個置數(shù)信號；在此過程中，次道信號燈一直是紅色禁止通行，計時器共計 35s 時間，因此，在主道開始亮綠燈允許通行時，支道計數(shù)器應該被主控器置入 35s 計數(shù)信號， 30s 后盡管主控器狀態(tài)發(fā)生變化，但次道仍然為紅燈，次計數(shù)器沒
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