【正文】 ................................................................................ 17 致 謝 ................................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。盡量能夠進(jìn)行仿真驗(yàn)證運(yùn)行，仿真工具可自選 MultiSim/ModelSim/QuartusII/ISE/Protous 中之一。 基本要求 （ 1）設(shè)計一個具有三種信號燈（紅、黃、綠）的十字路口交通燈控制器，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛留出時間停在禁行線外； （ 2）主、支干道交替允許通行，主干道 每次放行 45 秒，黃燈亮 5 秒；支干道放行 25 秒，黃燈亮 5 秒； （ 3）各計時電路顯示。主干道綠燈亮 45 秒，接下來黃燈亮 5 秒，在這個時間周期內(nèi)支干道紅燈亮 50 秒；黃、綠燈亮后，主干道紅燈亮 30 秒，期間支干道綠燈亮 25 秒，黃燈亮 5 秒，循環(huán)往復(fù)。 控制部分我采用的是 JK 觸發(fā)器，通過一個觸發(fā)另一個來實(shí)現(xiàn)控制，一個計數(shù)過程的結(jié)束意味著由 1 到 0 的轉(zhuǎn)變，而變化就意味著可以實(shí)現(xiàn)控制對象的狀態(tài)轉(zhuǎn)變即哪個計數(shù)器需要工作并實(shí)現(xiàn)顯示，同時哪個計數(shù)器需要停止工作。并注意 4 個 JK 觸發(fā)器的脈沖循環(huán)連接以實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制。給第二個觸發(fā)器一個脈沖，第二個觸發(fā)器進(jìn)行觸發(fā)， Q 端為高電平，同理，黃燈的計數(shù)器開始工作，計數(shù)結(jié)束后停止在預(yù)置的數(shù)值，將綠燈控制端與黃燈控制端相或，或門特點(diǎn)為只要有一端為 1，則輸出為 1，再與脈沖相與，輸入支干道的脈沖端，所以只要綠燈與黃燈有一端仍在工作時，紅燈就進(jìn)行工作，黃燈與綠燈都停止工作時，紅燈停止工作。 最后一個觸發(fā)器停止工作后，將其脈沖輸入第一個觸發(fā)器，進(jìn)行循環(huán)觸發(fā)，循環(huán)計數(shù)。 計數(shù)、譯碼、顯示部分 如上圖所示為計數(shù)、譯碼、顯示電路，計數(shù)器為 74LS192 逆計數(shù)器，通過上一部分控制回路控 制某一個計數(shù)器的 down 端的脈沖進(jìn)入后進(jìn)行工作，即進(jìn)行計數(shù)操作，直接受其控制的為右端的計數(shù)器，右端計數(shù)器的 BO 端輸出接左端計數(shù)器的脈沖輸入端，即右端計數(shù)器減 10 個數(shù)觸發(fā)一次左端的計數(shù)器，左端的計數(shù)器減 1 個數(shù)， ABCD 為輸入端，預(yù)置端有效時（低電平有效）， ABCD 輸入，待脈沖輸入時，預(yù)置端恰也變?yōu)楦唠娖綍r，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相減， BO 端平時輸出為 1，待其減為 0 時， BO 輸出為 0，來與下端的控制器配合。 沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計（論文） 秒脈沖信號 R 3 2R 7 8C1C2V C CV C CU 3 77 4 L S 1 6 0 NQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2A15 5 5 _ V IR T U A LGND3DIS2OUT 4RST5VCC8THR6CON1TRI7R 7 9 上圖為秒脈沖信號發(fā)生器，電路中的振蕩器是由 555D 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，由于 555 內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。工作原理：時間標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率很高，要得到秒脈沖，需要分頻電路。加入到電路圖中各計數(shù)器的 CP端。但在本圖中只 是經(jīng)過一個計數(shù)器（ 74LS160N）進(jìn)行了一次分頻，通過 11 腳輸出一定頻率的脈沖，頻率越高，計數(shù)速度越快。 發(fā)揮部分 （ 1）行人的路燈并到控制回路的輸出端即可實(shí)現(xiàn)其與主干道或支干道信號燈的同時亮滅。這里用到的是用 555 定時器組成的多諧振蕩器構(gòu)成的報警電路，這樣非常簡單，這個報警電路時由發(fā)聲電路、 555 多諧振蕩器組成，其工作如下：首先用一個555 定時器構(gòu)造一個多諧振蕩器，將輸 入信號接至多諧振蕩器 4 腳復(fù)位端，當(dāng)高位脈沖信號經(jīng)過 “或 ”門傳到多諧振蕩器 555 電路時，會使其進(jìn)入一個輸出高電位的暫穩(wěn)態(tài)，因?yàn)?555 定時器的 4 腳復(fù)位端為低有效。 此外，本人還在報警輸出口多加個指示燈，以方便提醒。 公式如下： ???????121121PH1212PL)CR+0. 7( R ln2)CR+(R=t ln2CR=t ( (a) ) f=PHPL1tt ? ?121 )2( CRR ? ( (b) ) 式中 PLt ? 電容放電 時間， s PHt ? 電容充電時間， s 由公式 ( (a) ) 和 ( (b) ) 可得 910PLtC? ? ? ( 910 910 )PH ? ? ? ? 再由 f=PHPH1tt ? ?121 )2( CRR ? 可算得電容 1C 的值為 。 沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計（論文） 5 工作過程分析 開關(guān)閉合，第一個 JK 觸發(fā)器觸發(fā)， Q 端產(chǎn)生高電平，高電平與脈沖通過與門相與，只有當(dāng)其觸發(fā)時，脈沖才可以加入計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。 個位計數(shù)器每進(jìn)入一個脈沖進(jìn)行一次計數(shù)，計 10 個數(shù)后， BO 輸出為 0，觸發(fā)十位的脈沖輸入端，十位計數(shù)器減計數(shù)一次，直到所預(yù)置的數(shù)值減到 0 時，十位的 BO 端輸出為 0，BO 端接至清 零端， Q 端變至 0，計數(shù)器停止計數(shù)，計數(shù)器的預(yù)置端低電位，恰好有效，保持預(yù)置的數(shù)不變，同時給下一個 JK 觸發(fā)器一個脈沖， JK 觸發(fā)器進(jìn)行觸發(fā)，觸發(fā)下一個計數(shù)器進(jìn)行工作。將示波器接至第一個觸發(fā)器的 Q 端，其產(chǎn)生的波形為如下形式 十字路口交通燈控制器 9 控制成功后，相應(yīng)的計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，計數(shù)器的另一端與譯碼器相連，負(fù)責(zé)計數(shù)的過程中進(jìn)行譯碼的操作，譯碼器的另一端加入顯示器，顯示器為共陰極顯示器， CK 端接地。由于該操作與 CLK 上升沿同步，且 D~A 的數(shù)據(jù)同時置入計數(shù)器，所以稱為同步并行預(yù)置。 3. CPU端：加法計數(shù)脈沖輸入端，有脈沖輸入時，進(jìn)行加計數(shù) 4. CPD 端：減法計數(shù)脈沖輸入端，有脈沖輸入時，進(jìn)行減計數(shù) 5． D0、 D D ：為數(shù)據(jù)的輸入端 6. Q0、 Q Q Q3 端：為數(shù)據(jù)的輸出端 7. CO 端： 為進(jìn)位輸出端，即當(dāng)進(jìn)行加計數(shù)時，加到數(shù)后，進(jìn)位，低電平有效，輸出為低電平 8. BO 端：為借位輸出端，即當(dāng)進(jìn)行減計數(shù)時，減到 0 后，借位， 為低電平 沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計（論文） 當(dāng)清零端與預(yù)置端均無效時， CPU有輸入信號時，為加法計數(shù)器； 當(dāng)清零端與預(yù)置端均無效時， CPD 有輸入信號時，為減法計數(shù)器。 當(dāng)兩端皆無效時，根據(jù) JK 來變 J、 K 電位均為低時，保持 Q 端狀態(tài)不變 J、 K 電位均為高時， Q 端狀態(tài)改變 J 為高電平， K 為低電平時， Q 端狀態(tài)，隨上升沿來臨時的 J 端 555 多諧振蕩器 功能表 十字路口交通燈控制器 13 A2555_V IRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRIC1520nFC2100nFR1910ΩR2910ΩV CC7V (a)電路 (b)工作原理 圖 555 多諧振蕩器的電路 功能介紹 555 定時器的各端功能如下： 1. GND 端：外接電源負(fù)端 VSS或接地，一般情況下接地。 3. OUT 端：輸出端 Vo。當(dāng) RST 端接低電平，則時基電路不工作，此時其它輸入端處于何電平，電路輸出為 “0”，該端不用時應(yīng)接高電平。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只 電容接地，以防引入干擾。 7. DIS 端： 放電端。 8. VCC 端：外接電源 VCC，雙極型時基電路 VCC的范圍是 ~ 16V， CMOS 型時路VCC的范圍為 3 ~ 18V。 （ 8）進(jìn)位信號 RCO 為低電平有效，只有當(dāng) ENT=1 且 QDQCQBQA =1001 時， RCO 才是 0，才會發(fā)生進(jìn)位信號進(jìn)行進(jìn)位。該譯碼器能夠驅(qū)動七段顯示器顯示 16 種字形。 七段譯碼器 7448N 設(shè)有 3 個輔助控制信號 LT、 RBI 和 BI。當(dāng) ~BI 作為輸入使用 ,且 ~ LT=0 時，不管其他輸入狀態(tài)如何，所有各段輸出 a~g 均為 0，顯示管的七段均熄滅，目的時為了降低系統(tǒng)功能，再不 需要觀察時全部熄滅顯示器。該輸入端通常用來檢查7448N 本身及七段譯碼器顯示管是否都能正常工作。 十字路口交通燈控制器 17 小 結(jié)