【正文】 優(yōu)化方案，確定原理方框圖，單元電路設(shè)計(jì)，選擇元器件； （ 2）第二周 進(jìn)行電路仿真，確定電路原理圖，畫(huà)出電路原理圖，購(gòu)買元器件，焊接電路； （ 3）第三周 電路調(diào)試，電路測(cè)試，繪制電路原理圖，完 成設(shè)計(jì)報(bào)告，答辯。 人 、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào) ,已成為交通管理部門(mén)需要解決的問(wèn)題之一。 關(guān)鍵詞： 交通 燈 秒脈沖 控制器 定時(shí)器 譯碼器 目錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 ………………………………………………………… 4 設(shè)計(jì)任務(wù) …………………………………………………………… 4 設(shè)計(jì)要求 …………………………………………………………… 4 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………………………………………… 5 系統(tǒng)要求 …………………………………………………………… 5 方案設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 6 方案選擇 ………………………………………………………… 13 3 單元電路 設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 14 單元電路 ………………………………………………………… 14 電路結(jié)構(gòu)及工作原理 …………………………………………… 16 電路仿真 ………………………………………………………… 17 元器件的選擇及參數(shù)確定 …………………………………………… 19 4 系統(tǒng)仿 真 ……………………………………………………………… 20 5 電路 安裝、調(diào)試與測(cè)試 …………………………………………………… 22 電路安裝 ……………………………………………………………… 22 電路調(diào)試 ……………………………………………………………… 23 系統(tǒng)功能及性能測(cè)試 ………………………………………………… 23 6 結(jié)論 ………………………………………………………………………… 24 7 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………… 25 8 總結(jié)、體會(huì)和建議 一 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作 一個(gè)十字路口的交通信號(hào)燈控制器，控制 A、 B 兩條交叉道路上的車輛通行。 二 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)要求： 為了確保車輛的安全通行，在十字路口的每個(gè)入口處設(shè)置紅綠黃三種信號(hào)燈，并安裝時(shí) 間數(shù)字顯示，來(lái)達(dá)到下列的基本要求： 1） 紅燈表示禁止通行，綠燈表示允許通行，黃燈提醒司機(jī)把車輛停靠在禁行線以內(nèi)。 2） 當(dāng)綠燈和紅燈交替時(shí)，黃燈開(kāi)始閃爍 5 秒鐘，每秒閃爍一次。 4） 十字路口的數(shù)字時(shí)間顯示以秒為單位，作為時(shí)間提示，使司機(jī)直觀的把握通行時(shí)間。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。 （ 2） 甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。黃燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，轉(zhuǎn)換到下一個(gè)工作狀態(tài)。表示甲車道禁止通行，乙車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，轉(zhuǎn)到下一個(gè)工作狀態(tài)。表示甲車道禁止通信，乙車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行。 交通燈以上四種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是有控制器進(jìn)行控制的。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，把燈的代號(hào)和燈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)合二為一，并作如下規(guī)定： 表 21： 控制狀態(tài) 信號(hào)燈狀態(tài) 車道運(yùn)行狀態(tài) S0（ 00） 甲綠，乙紅 甲車道通行，乙車道禁止通行 S1（ 01） 甲黃，乙紅 甲車道緩行，乙車道禁止通行 S3（ 110 甲紅，乙綠 甲車道禁止通行，乙車道通行 S2（ 10） 甲紅，乙黃 甲車道禁止通行，乙車道緩行 交通信號(hào)燈控制器可以有多種實(shí)現(xiàn)方案，這里選擇以中等規(guī)模的數(shù)字集 電路為核心的純數(shù)字電路組成的交通信號(hào)燈控制器。 當(dāng)某方向車道綠燈亮?xí)r，允許車輛 通行，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，同時(shí)倒計(jì)時(shí)電路開(kāi)始從 30 秒倒計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器計(jì)到 25 秒，倒計(jì)時(shí)電路計(jì)控制器 譯碼電路 定時(shí)器 乙車道信號(hào)燈 秒脈沖信號(hào)發(fā)生器 甲車道信號(hào)燈 時(shí)到 5 秒時(shí)，則 TL=1，否則 TL=，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，同時(shí)倒計(jì)時(shí)電路從 5秒倒計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器計(jì)到 5秒，倒計(jì)時(shí)電路計(jì)到 0 秒時(shí)， TY=1 否則 TY=0。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要以秒脈沖作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖，設(shè)計(jì)一個(gè)二十五進(jìn)制和五進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。 ST 為狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，每當(dāng) ST 輸 出一個(gè)正脈沖，計(jì)數(shù)器進(jìn)行一輪技術(shù)。控制器的輸入為觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)以及 TL 和 TY，控制器輸出為觸發(fā)器的次態(tài)和控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào) ST，由此可得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如下所示： 現(xiàn)態(tài) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件 次態(tài) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào) Q1n Q2n TL TY Q1n+1 Q2n+1 ST 0 0 0 X 0 0 0 0 0 1 X 0 1 1 0 1 X 0 0 1 0 0 1 X 1 1 1 1 1 1 0 X 1 1 0 1 1 1 X 1 0 1 1 0 X 0 1 0 0 1 0 X 1 0 0 1 根據(jù)表可知，寫(xiě)出狀態(tài)方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)方程為： Q1n+1= Q1n’ Q0n TY+ Q1n Q0n+ Q1n Q0n’ TY’ Q0n+1= Q1n’ Q0n’ TL+ Q1n’ Q0n+ Q1n Q0nTL’ ST= Q1n’ Q0n’ TL+ Q1n’ Q0n TY+ Q1n Q0n’ TY + Q1n Q0nTL 以上三種邏輯函數(shù)可用多種方法實(shí)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)選用四選一的數(shù)據(jù)選擇器 74LS153 來(lái)實(shí)現(xiàn)，觸發(fā)器采用雙 D 觸發(fā)器 74LS74。定義：甲車道綠燈亮為 AG=1，綠燈滅為 AG=0；黃燈亮為 AY=1，黃燈滅為 AY=0；紅燈亮為 AR=1，紅燈滅為 AR=0。則可以得到如下關(guān)系： 狀態(tài) AG AY AR BG BY BR 00 1 0 0 0 0 1 01 0 1 0 0 0 1 11 0 0 1 1 0 0 10 0 0 1 0 1 0 設(shè)計(jì)中要求黃燈亮?xí)r每秒鐘閃爍一次，可將 AY（ BY）信號(hào)與秒沖信號(hào)共同送入與門(mén)，然后用其輸出信號(hào)控制黃燈即可。將兩片 74LS48 芯片的輸入端分別連接到十位減法計(jì)數(shù)器 74LS192 和個(gè)位減法計(jì)數(shù)器 74LS192 的輸出端上，輸出經(jīng)限流接到數(shù)碼管上。數(shù)碼管根據(jù)發(fā)光段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，發(fā)光端可以用熒光材料（稱為熒光數(shù)碼管）或發(fā)光二極管（稱為 LED 數(shù)碼管）或液晶（稱為 LCD 數(shù)碼管）。 計(jì)時(shí)電路 如方案一 控制電路 當(dāng)啟動(dòng)交通燈系統(tǒng)開(kāi)關(guān)后，交通燈開(kāi)始工作： 假設(shè)當(dāng)甲方向紅燈亮?xí)r，乙方向綠燈亮， LED 數(shù)碼管從 30 秒開(kāi)始減法計(jì)數(shù)； 脈沖信號(hào)發(fā)生器 數(shù)字顯示譯碼驅(qū)動(dòng)電路 計(jì)時(shí)電路 控制電路 甲 車 道 乙 車 道 甲