简易逻辑交通灯控制电路

1重庆信息技术职业学院毕业设计题目简易逻辑交通灯控制电路选题性质：设计□报告□其他院系电子工程学院专业电子信息工程技术班级10级（1）班学号1020090122学生姓名邓成义指导教师王芳莉教务处制2012年9月1日22013届电子工程学院毕业设计选题审批单年级专业班级学生姓名学号选题选题性质□设计□报告□其他选题论证：指导教师初审意见：签名：年月日毕业设计工作领导小组审批意见：签名：年月日32013届电子工程学院毕业设计开题报告及进度要求年级班级学生姓名学号指导教师选题性质□设计□报告□其他选题选题的目的和意义：选题研究的主要内容和技术方案：4毕业设计工作时间2012年9月1日至2012年10月20日毕业设计工作日程安排时间段工作内容9月1日-9月8日选题、开题、制定任务、开题10月20日完成毕业设计指导教师意见：成果要求：签字：年月日I摘要交通灯在日常生活中随处可见，它为城市道路中车辆的有序通行提供有力的保证。74系列集成电路设计的模拟交通灯系统由四个部分构成：秒脉冲产生单元电路，显示单元电路，定时单元电路以及电源单元电路。秒脉冲产生单元电路采用频率为32768Hz的高精度晶振为电视电路提供频率为1Hz的标准脉冲电路J-K触发器在定时器产生的时序脉冲的下，对交通灯的熄亮进行有序控制。定时单元电路中，即实现了定时的功能，又实现了将时间输出到数码管上的功能。电源单元电路则为整个电路提供所有需要的电压。可以利用单片中的的知识进行绘制单元电路，利用仿真软件进行仿真测试。II目录摘要.......................................................................I目录......................................................................II绪论.......................................................................1第一章设计方案分析..........................................................2一、设计任务与要求...........................................................21．东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15S。................................22．东西方向与南北方向黄灯亮，时间5S。.......................................23．南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间L0S。.................................24．如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。..........................2二、方案设计与论证...........................................................21.正常运行时.................................................................32.紧急情况时.................................................................33.正常运行时.................................................................44.紧急情况时.................................................................4第二章、单元电路设计.........................................................52.1．倒计时计数器............................................................52.2．黄灯控制电路............................................................82.3．信号灯转换电路（计数进制转换器）........................................92.4．交通灯显示电路.........................................................102.5．紧急开关...............................................................11第三章仿真调试与分析.......................................................123.1．如何使用仿真软件进行设计...............................................123.2．记时监测...............................................................123.3监测交通灯切换..........................................................143.4、紧急开光的作用.........................................................14结论与心得..................................................................17参考文献....................................................................181绪论简易逻辑交通灯控制电路，是现实中比较常用的，在道路交通中我们常常能够看到交通灯红灯，黄灯，绿灯，这些交通灯根据不同的控制方式，车流量的不同，开放车辆和行人时间在不同场景均不相同，交通灯无非两种方式实现交通灯的功能，使用逻辑电路控制或是使用接口技术。在这次设计中，我采用逻辑电路设计方式，在设计过程中采用三大步走的方式，第一大步设计总体方案，第二大步电源电路的设计，第三大步就是调试和运行。在第一大步中主要对采用的不同方案进行论证，采用一种最佳的方式进行从而达到最佳效果；在第二大步的单元电路设计中，使用到74192加减计数器，555定时器，T’触发器，JK触发器等，采用合适器件搭配实现电路要求能使电路工作时达到最佳效果。2第一章设计方案分析一、设计任务与要求1．东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s。2．东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。3．南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s。4．如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。二、方案设计与论证根据设计任务与要求，我们可以知道这个交通灯的设计是分主次干道的，两个方面的时间是不同的，东西方向通行15s，南北方向10s，这就要求我们要有两个计数器，根据我自己的经验，东西方向通行15s完，倒计时数字显示器会显示到0，然后切换到南北方向通行10s完之后，倒计时数字显示器也会显示到0之后然后切换到东西方向，这样如此循环，这样的话我们就要设计一个16进制和一个11进制的计数器，根据我们所学和知识，可以用两片74192芯片来构成对应进制的计数器，由于是15和10之间循环切换，我们可以用利用JK触发器的翻转功能来实现两种进制计数器之间的切换；当然还有每个方向倒计时只有5s时，黄灯闪，一直到0为止，由于黄灯是当两个计数器倒计时到5时开始闪，我们就可以在这时发出一个脉冲然后一直保持到0，或者是接收0~5这段时间的脉冲都可以控黄灯只在到了这段时间才亮；还有就是一个紧急开关，我们可以控制在出现紧急情况时使用清零端使之清零，并且红灯直接接到电源，使之一直处于亮的状态。方案一：交通灯控制原理图：3图11.正常运行时首先倒计时预置数，通过秒脉冲源给倒计数器发送秒脉冲，倒计时器开始倒计时，驱动时间显示器显示，并且交通灯也正常运行，当倒计时器计到5s时，我们当然同时可以在时间显示器上看到，这时倒计时器驱动黄灯控制器，使正在亮绿灯方向的黄灯闪烁，当倒计时器计到0时，驱动计数进制转换器，使倒计时器预置为另一个进制，并同时控制和改变交通灯的显示，其实就是计数进制转换器既可以完成进制转换，也同时充当了交通灯的转换功能。如此往复循环。2.紧急情况时当按下紧急开关时，倒计时器一直处于清零状态，车辆通行的交通灯四个方向的红灯同时亮起。并且在出现紧急情况后恢复正常时通过紧急开关可以切换哪个方向先通行。方案二：交通灯控制原理图：倒计时计数器计数进制转换器黄灯控制器交通显示灯时间显示器紧急开关秒脉冲源4图23.正常运行时由555定时器计时，驱动交通灯选择器控制交通灯的显示，当一个方向的计数完成之后会产生一个脉冲，给通道选择器，然后通道选择器驱动计数进制转换器转换到另一个进制，由计数进制转换器预置555定时器的定时时间，然后再驱动交通灯选择器控制交通灯的显示，如此往复，其中555定时器是由电阻和电容来控制定时时间，其中的计数进制转换器就可用一个数据分配器74138来选择所需电阻的大小来控制，通道择器就可用两个JK触发器构成一个四进制的计数器，其中两个输出端就可以来作为计数进制转换器74138的输入，并且这两个输出端还可作为交通灯选择器74138的输入。4.紧急情况时当按下紧急开关时，使交通灯选择器的使能端为0，各个方向的红灯直接接到电源，这样可以使车辆通行的交通灯四个方向的红灯同时亮起。选择：通过这两个方案的对比，由第二个方案用的是555定时器来计时，所以无法显示倒计时的时间，并且在出现紧急情况后恢复正常时也不能通过紧急开关切换哪个方向先通行。我觉得第一个方案更符合我们的实际要求，所以我选择了第一个方案。555定时器计数进制转换器交通显示灯紧急开关交通灯选择器通道选择器5第二章、单元电路设计2.1．倒计时计数器2.1.1集成74192加、减计数器74192上升沿触发，由ＵＰ，ＤＯＷＮ两管脚控制加减计数，有异步置数端ＬＯＡＲ和异步复位端ＣＬＲ，ＢＯ’和ＣＯ’分别输出高电平表示加进位和减进位。由于74192没有保持脚，故需要外围电路实现保持功能。因为74192上升沿触发，所以把ＵＰ，ＤＯＷＮ强制置低电平即可实现保持功能。2.1.2JK触发器边沿型JK触发器的状态转移真值表、特征方程、状态转移图及激励表与主从JK触发器完全一致，只不过在画工作波形图时，不用考虑一次变化现象。脉冲工作特性该触发器无一次变化现象，输入信号可在CP触发沿由1变0时刻前加入。由图7.6.1可知，该电路要求J、K信号先于CP信号触发沿传输到G3、G4的输出端,为此它们的加入时间至少应比CP的触发沿提前一级与非门的延迟时间。这段时间称为建立时间test。输入信号在负跳变触发沿来到后就不必保持，原因在于即使原来的J、K信号变化,还要经一级与非门的延迟才能传输到G3和G4的输出端,在此之前，触发器已由G12、G13、G22、G23的输出状态和触发器原先的状态决定翻转。所以这种触发器要求输入信号的维持时间极短，从而具有很高的抗干扰能力，且因缩短tCPH可提高工作速度。从负跳变触发沿到触发器输出状态稳定，也需要一定的延迟时间tCPL。显然,该延迟时间应大于两级与或非门的延迟时间。即tCPL大于2.8tpd。综上所述，对边沿JK触发器归纳为以下几点：1.边沿JK触发器具有置位、复位、保持（记忆）和计数功能；2.边沿JK触发器属于脉冲触发方式，触发翻转只在时钟脉冲的负跳变沿发生；3.由于接收输入信号的工作在CP下降沿前完成，在下降沿触发翻转，在下降沿后触发器被封锁，所以不存在一次变化的现象,抗干扰性能好，工作速度快。电路结构6主从JK触发器是