十字路口的交通说明书.doc

十字路口交通信号灯控制电路的设计报告 1 十字路口交通信号灯控制电路的设计报告十字路口交通信号灯控制电路的设计报告 一 设计要求 一 设计要求 a 控制南北 东西两个方向车辆轮流通行 b 每个方向有红 黄 绿三色信号灯 c 每个方向每次允许通过五个单位时间 即绿灯亮五个单位时间 从允许 通过到禁止通行的过渡时间为 1 即黄灯亮 1 个单位时间 当某个方向的红灯亮时 另一个方向的绿灯亮 d 电路具有自启动能力 e 每个路口显示等待时间 二 设计方案 二 设计方案 1 整体方案设计 按照设计要求 可把设计工作分成二个步骤来实施 第一是实现三色 交通信号灯的控制 即使得信号灯能按要求的时间间隔轮流点亮 第二是 实现倒计时功能 即配合信号灯的数码显示功能 所以只要分别把这两个 电路设计出来 然后接上相同的单位时间脉冲就可以了 所用元器件 5V 电源一个 74LS290 芯片一片 7448 芯片一片 7 段 数码显示管一个 D 触发器六个 555 定时器一个 电容一个 电阻二个 非门 与非门 与门若干 要实现控制信号灯的要求 我们可以用几个 D 触发器组成一个扭环计 数器 然后通过具体分析信号灯的状态 列出其真值表 得出其表达式后 只要通过一些转换关系 把信号灯接到适当的端口即可 而数码显示功能 则可通过一个 74290 计数器与一个 7448 译码器和一个数码管的适当端口相 连实现 而单位时间脉冲又可以用 555 计时器来实现 可画出如下的总体 设计方案图 2 各单元电路设计 a 六进制扭环计数电路 根据 D 触发器 Qn 1 D 的特征 可设计出 如图 1 所示的六进制扭环电路 为了连接信号灯 则须按照设计 要求列出真值表如表 1 注 sg sy sr 表示南北方向的绿黄红灯 eg ey er 表示东西方向的绿黄红灯 根据真值表可计算出每只信 号灯的表达式 Sg Q4Q5 Sy Q4Q5 Sr Q5 Er Q5 Eg Q4Q5 Ey Q4Q5 依照表达式 经过适当的与非变化则可接出相应的信号灯 连接 单位时间 电 路 555 产 生 cp 扭环计数器 D 触发器构 成 译码电 路 7448 信号 灯显 示 数码显示 十字路口交通信号灯控制电路的设计报告 2 方法见总设计图 在些不再赘述 b 74290 六进制计数器与 7448 译码器的连接 首先要在 290 芯片上 实现六进制计数 即要在计数器输出 6 时收到一个置零的信号 通过 290 的功能表可知其置零只要在 R01 R02 端同时输入 1 且 图 1 Q0Q1Q2Q3Q4Q5SgSySrEgEyEr 000000100001 100000100001 110000100001 111000100001 111100100001 111110010001 111111001100 011111001100 001111001100 000111001100 000011001100 000001001010 000000100001 表 1 R91 R92 端同时输入零则可 于是可得出 290 的连接方法如下 十字路口交通信号灯控制电路的设计报告 3 其次 是通过 290 的 4 5 8 9 这几个输出端与 7448 译码器的输入端相 连实现倒数功能 即输入 1 2 3 4 5 输出 5 4 3 2 1 列真值 表如下 注 QDQCQ BQA为 74290 的输出端 DBCA 为 7448 的输入端 QDQCQ BQADBCA 00000101 00010100 00100011 00110001 01010000 根据真值表可列出表达式 A QA B QB C QCQB D QD 按照表达式可很容易连接出电路 具体接法见总设计图 然后 根据下图可连接 7448 与数码管 A B C D 为输入端 与 74290 连接 至此 此设计的主体部分已设计连接完毕 c 555 计时器的连接方法 555 计时器组成的单位时间脉冲发生器如图所示 电阻 75 千欧接到 8 和 7 号端口之间 4 号端口接高电平 R2 置 0 6 号端口接到 2 号端口 电容 C1 接到 2 和 1 号端口之间 5 号端口悬空 电容电阻的大小看实验室条件可 以自由选取 将 R2 置 0 由频率计算公式 f 1 43 R1 2 R2 c 得频率 f 在此 选频率为 1 这样比较容易观察 其中图中端口 3 为脉冲输出 十字路口交通信号灯控制电路的设计报告 4 三 对设计方案和实验结果的讨论 三 对设计方案和实验结果的讨论 经过实验可知 我的设计方案完全符合老师的设计要求 但这当然不是唯 一的方案 也不是最好最简的方案 通过思考还可以设计出其它的方案 比如 信号灯可以接到 290 芯片上 或者扭环计数器也要以通过 RS 触发器来实现 还有其它很多的可以实现二进制的电路可以应用 在显示数字的时候要求将正 数的数字变成倒数的数字 可以设计用一片 74290 和一片 7448 来实现 74138 将从 74290 出来的 4 位二进制的数字 有效的是 QA QB QC 三位 译码成 0 7 这 8 个输出端口 再用 74148 芯片将这 8 个端口编码成倒数的 5 0 的数 字显示出 四 收获与体会四 收获与体会 通过完成这个实验 本人初步认识到了实际中的逻辑设计方法和过程 知道了设计一个方案首先要根据设计要求作整体的电路分析 然后再从单元电 路设计入手 把各个单元电路设计完成 再最后完成一个总的设计总图 接着 是在电脑上进行仿真模拟 模拟成功后再进行实际中的安装调试 我从中学到 了许多的思想与方法 其中最重要的有二点 一是理论要和实践相结合 这个 实验从数字电路的技术本身来看并不复杂 我在电脑上进行仿真模拟通过后以 为到实验室很快就可以接好 结果实际操作才知道实验室中的芯片接口有的和 书上的并不尽相同 而且在接的过程中也遇到了很多小问题 比如电路接触不 好 或者有的元件是环的 这就需要我们有实际分析的能力 而这种能力只能 通过实际操作才能提高的 单在书本上是不能完全学到的 这说明了理论与实 际的不同 也让我们积累了经验 一切必须从实际出发 二是答案是丰富多彩