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电子设计交通信号灯控制系统.doc

发布:2021-08-02约2.53千字共8页下载文档
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PAGE 交通信号灯控制系统 1 设计目的 (1)熟悉集成电路的引脚安排。 (2)掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 (3)了解面包板结构及其接线方法。 (4)了解数字交通灯电路的组成及工作原理。 (5)熟悉数字交通灯电路的设计与制作。 2 设计思路 (1)设计出时钟发生器电路。 (2)设计可预置时间的计时电路。 (3)设计控制红、绿、黄三个计时器交替工作的控制电路。 (4)设计交通信号灯交替点亮的控制电路。 (5)设计出数码管倒计时的显示电路。 3 设计过程 方案论证 交通信号灯控制系统总体方框图如图1所示。 信号灯 信号灯 控制电路 数码显示管 数码管 电路 状态 控制电路 加和减法 计数器 计数器 控制电路 信号控制灯 译码控制电路 时钟信号发生器 图1 总体框图 (一)方案论证 1. 时钟发生电路设计 使用555芯片设计方波发生器,方波频率为1Hz。555芯片制作的发生器可调,而且精确度也能达到要求;不需要编程控制;价格便宜。 方波发生电路设计如图(1)所示:图一 图(1) 2. 计时电路设计 由于三个信号灯的点亮时间不同,我们设计了三组计时电路,分别记录三种信号灯点亮时间。在此一红灯为例说明我们设计的计时电路的工作特点。 我们选择了用两个可预置数的四位二进制加减计数器(74HC193)分别记录红灯点亮时间的个位和十位。具体电路如图(2)所示: 图(2) :计数器电路设计 又由于三种信号灯需要交替点亮及三组计数器也需要交替工作,我们还设计了三组计数器的工作状态控制电路,在此我们利用了计数器的进位信号来作为状态的控制信号,控制三组计数器的工作状态,具体电路如图(3)所示: 图 (3) 计数器组工作状态控制电路 3. (1)信号灯状态控制电路设计 此模块电路我们采用的是可预置数的加减8进制计数器(74HC160)作为信号灯状态变化的控制电路。在这里,我们利用计数器电路模块中十位上的计数器的进位信号作为74HC160的时钟信号。同时,将74HC160设计成一个三进制计数器,再使用一个或非门构造成信号灯三种状态的变换。由于74系列芯片不能直接“线与”。为了使三个进位信号都能工作,我们选用了一个四输入与非门(74HC13)。具体电路如图4所示: 图(4)信号灯控制电路 (2) 数码管显示电路设计 在此模块电路中我们选用的是BCD—7段译码器(74LS48),由于在计数器电路模块中我们是将74HC193设计成了加法计数器,所以在此模块电路设计中,我们需要将其取反后再连接到译码器的输入端,具体电路设计如图(5)所示: 图(5):数码管显示电路 (3)数码管控制电路设计 由于只需要一组数码管交替显示三种信号灯点亮的时间,所以我们需要一个控制数码管显示状态变换的电路。在这里我们选用的是CD4052(双四选一多路开关)。其地址信号我们利用的是计数器组工作状态控制电路中的输出信号。具体电路如图(6)所示: 图(5) 数码管控制电路设计 (二)1.protues仿真电路全图: 2.主要原器件清单 主要元器件 型号 数量 时钟发生器 555 1个 可预置数的四位二进制加减计数器 74HC193 6个 七段BCD译码器 74HC48 2个 七段数码管 共阴极 2个 JK触发器 4027 2个 双四选一多路开关 4052 6个 六反向器 74LS04 3个 四输入与非门 74HC13 1个 3.组装调试部分: 调试电路的方法和技巧: 首先,断电后进行通路测试,看各高低电平连接是否正常,是不是有虚焊。 接下来,对所连接电路与仿真图进行初步的对照,看是不是有链接错误。 随后通电对电路进行检查,看是否正常。如果不正常,对芯片进行每根引脚的检查,检查引脚高低电平时否与逻辑正常。 我的调试中出现的故障、原因及排除方法: 对于我的电路,开始我用万用表测555一直不出脉冲,所以我选择用函数信号发生器进行了对后面的测试。不过在当天晚上我就将555调试正常,原因在我将10μF电容反接了,随即更正。 我的电路开始循环显示不正常,我先对循环部分进行了检查,发现没问题。于是我去检查74LS48的显示电路,发现有一根输入我错误的链接了高电平,随即进行了修改。又通电试了下,发现循环正常,但是灯不亮。 随即,我对电路进行了与仿真详细的比对,用了我一天的时间,最终将问题缩小在双D触发器上,有一根本该高电平的线,被我接了地。至此,电路可以正常显示。 (三)总结设计电路的特点,并提出改进意见: 我的电路特点: 优点:逻辑部分简单,比资料中的的方法省去2个74LS04。 缺点:我电路的交通灯显示的正常与否,取决于Q0、Q1的初始值。若果Q0、Q1的初始值为0,则正常显示;但如果其初始值不为0,则显示错误,具体表示就是黄灯的时间和绿灯的持续时间将会调换。 改进的
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