交通灯逻辑控制电路设计优秀PPT.ppt

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1、交通灯限制逻辑电路设计交通灯限制逻辑电路设计 数字电路课程设计数字电路课程设计主讲：陈建主讲：陈建主讲：陈建主讲：陈建一、简述一、简述vv为了确保十字路口的车辆顺当、畅通地通过，为了确保十字路口的车辆顺当、畅通地通过，往往都接受自动限制的交通信号灯来进行指往往都接受自动限制的交通信号灯来进行指挥。其中红灯挥。其中红灯(R)亮，表示该条道路禁止通行；亮，表示该条道路禁止通行；黄灯黄灯(Y)亮表示停车；绿灯亮表示停车；绿灯(G)亮表示允许通亮表示允许通行。行。交通灯限制器的系统框图交通灯限制器的系统框图 vv图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为图中设南北方向的红、黄

2、、绿灯分别为图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSRNSR、NSYNSY、NSG,NSG,东西方向的红、黄、绿灯分别为东西方向的红、黄、绿灯分别为东西方向的红、黄、绿灯分别为东西方向的红、黄、绿灯分别为EWREWR、EWYEWY、EWGEWG。二、设计任务和要求二、设计任务和要求vv设计一个十字路口交通信号灯限制器，其基设计一个十字路口交通信号灯限制器，其基本要求如下：本要求如下：vv1满足如图满足如图2 依次工作流程。东西和南北依次工作流程。东西和南北两个方向的工作方式是并行进行的。两个方向的工作方式是并行进行的。vv2满足如图满足如图3所示工作时序：即东西方向所示工作时序：即东西方向亮红灯

3、时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。亮黄、绿灯时间之和。vv3十字路口要有数字显示，作为时间提示，十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间：每秒加以便人们更直观地把握时间：每秒加1计数计数方式。方式。基本要求基本要求vv1.工作流程：工作流程：基本要求基本要求vv2.工作时序：工作时序：基本要求基本要求3.十字路口要有数字显示十字路口要有数字显示 置显示器初值为置显示器初值为0，当某方向绿灯亮时，以，当某方向绿灯亮时，以每秒加每秒加1 计数方式工

4、作；当该方向绿灯灭黄计数方式工作；当该方向绿灯灭黄灯亮起时，显示器记到灯亮起时，显示器记到5t，每秒接着加，每秒接着加1计计数；直至黄灯灭红灯亮起，显示器加到数；直至黄灯灭红灯亮起，显示器加到6t，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。而进入下一步某方向的工作循环。可设可设 t=2,3,实现过程实现过程1运用秒脉冲，实现两组运用秒脉冲，实现两组RYG灯的正确限制灯的正确限制2运用秒脉冲，实现一组数码管的正确显示运用秒脉冲，实现一组数码管的正确显示3555生成秒脉冲，实现两组生成秒脉冲，实现两组RYG灯和数码管灯和数码管的正

5、确显示的正确显示4.改进功能改进功能*：利用：利用161和组合逻辑实现数码和组合逻辑实现数码管倒计时功能。管倒计时功能。扩展功能扩展功能*vv(1)(1)灯的转换可以手动调整，夜间为黄灯闪烁。灯的转换可以手动调整，夜间为黄灯闪烁。灯的转换可以手动调整，夜间为黄灯闪烁。灯的转换可以手动调整，夜间为黄灯闪烁。vv(2)(2)每组数码管能显示该方向不同颜色的灯的显示每组数码管能显示该方向不同颜色的灯的显示每组数码管能显示该方向不同颜色的灯的显示每组数码管能显示该方向不同颜色的灯的显示时间。如时间。如时间。如时间。如t=3t=3时，东西方向绿灯亮时计数范围为时，东西方向绿灯亮时计数范围为时，东西方向绿

6、灯亮时计数范围为时，东西方向绿灯亮时计数范围为015015，黄灯亮时计数范围为，黄灯亮时计数范围为，黄灯亮时计数范围为，黄灯亮时计数范围为0303，红灯亮时计数，红灯亮时计数，红灯亮时计数，红灯亮时计数范围为范围为范围为范围为018018；南北方向类似。；南北方向类似。；南北方向类似。；南北方向类似。vv(3)(3)用用用用LED LED 发光二极管模拟汽车行驶电路。当某发光二极管模拟汽车行驶电路。当某发光二极管模拟汽车行驶电路。当某发光二极管模拟汽车行驶电路。当某一方向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，一方向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，一方向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，一方

7、向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到黄灯亮时，移位发光二极管就停止，而过了十字黄灯亮时，移位发光二极管就停止，而过了十字黄灯亮时，移位发光二极管就停止，而过了十字黄灯亮时，移位发光二极管就停止，而过了十字路口的移位发光二极管接着向前移动；红灯亮时，路口的移位发光二极管接着向前移动；红灯亮时，路口的移位发光二极管接着向前移动；红灯亮时，路口的移位发光二极管接着向前移动；红灯亮时，则另一方向转为绿灯亮，那么，这一方向的则另一方向转

8、为绿灯亮，那么，这一方向的则另一方向转为绿灯亮，那么，这一方向的则另一方向转为绿灯亮，那么，这一方向的LED LED 发光二极管就起先移位发光二极管就起先移位发光二极管就起先移位发光二极管就起先移位(表示这一方向的车辆行驶表示这一方向的车辆行驶表示这一方向的车辆行驶表示这一方向的车辆行驶)。三、可以运用的器件三、可以运用的器件vv74LS16474LS164（8 8位移位寄存器）位移位寄存器）位移位寄存器）位移位寄存器）vv74LS16174LS161（4 4位二进制加法计数器）位二进制加法计数器）位二进制加法计数器）位二进制加法计数器）vv74LS74(74LS74(双双双双D D触发器触发

9、器触发器触发器)vv74LS0474LS04（六反相器）（六反相器）（六反相器）（六反相器）vv74LS0074LS00（2 2输入端四与非门）输入端四与非门）输入端四与非门）输入端四与非门）vv74LS0874LS08（2 2输入四与门）输入四与门）输入四与门）输入四与门）vvCC4511CC4511（显示译码器）（显示译码器）（显示译码器）（显示译码器）vvLEDLED（共阴极）（共阴极）（共阴极）（共阴极）vv555555定时器定时器定时器定时器 vv若干电阻、电容若干电阻、电容若干电阻、电容若干电阻、电容四、设计方案提示四、设计方案提示vv1秒脉冲和分频器秒脉冲和分频器vv2交通灯限制

10、器交通灯限制器vv3显示限制部分显示限制部分四、设计方案提示四、设计方案提示1秒脉冲和分频器秒脉冲和分频器因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为例分别为5：1：6，所以，若选，所以，若选4 秒秒(也可也可以以3 秒秒)为为单位时间，则计数器每计单位时间，则计数器每计4 秒秒输出输出个脉冲。个脉冲。秒脉冲用秒脉冲用555定时器构成的多谐振荡器实现，定时器构成的多谐振荡器实现，并通过触发器分频实现并通过触发器分频实现4秒（或其它规定时秒（或其它规定时间）的单位时间。间）的单位时间。提示：先用试验箱上的秒脉冲，再用提示：先用试验箱上的秒脉冲，再用55

11、5实现实现四、设计方案提示四、设计方案提示2交通灯限制器交通灯限制器 由波形图可知，计数器每次工作循环周期为由波形图可知，计数器每次工作循环周期为12，所以可以选用，所以可以选用12进制计数器。进制计数器。计数器可以用单触发器组成，也可以用中规模计数器可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。集成计数器。提示：选用中规模提示：选用中规模74LSl64八位移位寄存器组八位移位寄存器组成扭环形成扭环形12进制计数器。进制计数器。四、设计方案提示四、设计方案提示3显示限制部分显示限制部分 显示限制部分，实际是显示限制部分，实际是个定时限制电路。当个定时限制电路。当绿灯亮时，使加法计数器起先工作，

12、每来绿灯亮时，使加法计数器起先工作，每来一个秒脉冲，使计数器加一个秒脉冲，使计数器加1，直到计数器红，直到计数器红灯亮而停止。灯亮而停止。提示：译码显示可用七段译码器提示：译码显示可用七段译码器CC4511，显，显示器用示器用LED，计数器接受，计数器接受74LSl61。五、留意事项五、留意事项（1 1）插接集成器件时，使器件的缺口端朝左方，先对准插孔）插接集成器件时，使器件的缺口端朝左方，先对准插孔）插接集成器件时，使器件的缺口端朝左方，先对准插孔）插接集成器件时，使器件的缺口端朝左方，先对准插孔的位置，然后用力将其插牢，防止集成器件管脚折断或的位置，然后用力将其插牢，防止集成器件管脚折断或

13、的位置，然后用力将其插牢，防止集成器件管脚折断或的位置，然后用力将其插牢，防止集成器件管脚折断或弯曲。布线前先检查芯片功能。弯曲。布线前先检查芯片功能。弯曲。布线前先检查芯片功能。弯曲。布线前先检查芯片功能。（2 2）布线时，留意导线不要太长，最好贴近底板并在集成器）布线时，留意导线不要太长，最好贴近底板并在集成器）布线时，留意导线不要太长，最好贴近底板并在集成器）布线时，留意导线不要太长，最好贴近底板并在集成器件的四周走线，切记导线跨越集成器件的上空，杂乱的件的四周走线，切记导线跨越集成器件的上空，杂乱的件的四周走线，切记导线跨越集成器件的上空，杂乱的件的四周走线，切记导线跨越集成器件的上空

14、，杂乱的在空中搭成网状。数字电路的布线应整齐美观，这样既在空中搭成网状。数字电路的布线应整齐美观，这样既在空中搭成网状。数字电路的布线应整齐美观，这样既在空中搭成网状。数字电路的布线应整齐美观，这样既提高电路的牢靠性，又便于检查解除故障或更换器件。提高电路的牢靠性，又便于检查解除故障或更换器件。提高电路的牢靠性，又便于检查解除故障或更换器件。提高电路的牢靠性，又便于检查解除故障或更换器件。（3 3）导线的连接依次：先接固定电平端，如电源正极）导线的连接依次：先接固定电平端，如电源正极）导线的连接依次：先接固定电平端，如电源正极）导线的连接依次：先接固定电平端，如电源正极红线，红线，红线，红线，

15、地线地线地线地线黑色导线，门电路的多余输入端及电平固定的某黑色导线，门电路的多余输入端及电平固定的某黑色导线，门电路的多余输入端及电平固定的某黑色导线，门电路的多余输入端及电平固定的某些输入端（如触发器的限制端些输入端（如触发器的限制端些输入端（如触发器的限制端些输入端（如触发器的限制端JKJK端等），然后依据电路端等），然后依据电路端等），然后依据电路端等），然后依据电路中信号的流向依次对所划分的单元电路逐一步线、调试，中信号的流向依次对所划分的单元电路逐一步线、调试，中信号的流向依次对所划分的单元电路逐一步线、调试，中信号的流向依次对所划分的单元电路逐一步线、调试，最终将各单元连接起来。最

16、终将各单元连接起来。最终将各单元连接起来。最终将各单元连接起来。建议：依据连线图，一人连线，一人作记录。建议：依据连线图，一人连线，一人作记录。建议：依据连线图，一人连线，一人作记录。建议：依据连线图，一人连线，一人作记录。六、准备工作六、准备工作vv1查阅有关资料，了解查阅有关资料，了解74LS164、74LS74、74LS161、74LS00、74LS04、74LS08、CC4511、555等芯片的功能和管脚排列图。等芯片的功能和管脚排列图。vv2依据给定的芯片，设计出交通灯限制器各依据给定的芯片，设计出交通灯限制器各模块电路图和总电路图。其中要求时标电路的模块电路图和总电路图。其中要求时

17、标电路的输出信号频率为输出信号频率为1Hz。进行试验时必需携带完。进行试验时必需携带完整电路图（原理图和连线图）。整电路图（原理图和连线图）。vv3预先运用预先运用Multisim仿真设计仿真设计*（原理图）。（原理图）。七、总结报告七、总结报告要求：福州高校试验报告纸，手写，电路图可打印要求：福州高校试验报告纸，手写，电路图可打印要求：福州高校试验报告纸，手写，电路图可打印要求：福州高校试验报告纸，手写，电路图可打印1 1报告名称报告名称报告名称报告名称2 2内容摘要（内容摘要（内容摘要（内容摘要（300300字）字）字）字）3 3设计内容及要求设计内容及要求设计内容及要求设计内容及要求4

18、4方案比较，画出系统框图，确定运用的方案。方案比较，画出系统框图，确定运用的方案。方案比较，画出系统框图，确定运用的方案。方案比较，画出系统框图，确定运用的方案。5 5单元电路设计、参数计算和器件的选择（含器件单元电路设计、参数计算和器件的选择（含器件单元电路设计、参数计算和器件的选择（含器件单元电路设计、参数计算和器件的选择（含器件功能表）并说明单元电路工作原理。功能表）并说明单元电路工作原理。功能表）并说明单元电路工作原理。功能表）并说明单元电路工作原理。6 6画出完整电路图（可附画出完整电路图（可附画出完整电路图（可附画出完整电路图（可附MultisimMultisim原理图）原理图）原理图）原理图）七、总结报告七、总结报告 vv7安装调试内容，包括：安装调试内容，包括：vv（1）运用的主要仪器和仪表；）运用的主要仪器和仪表；vv（2）调试电路的方法和技巧；）调试电路的方法和技巧；vv（3）测试的数据和波形，并与计算结果比较）测试的数据和波形，并与计算结果比较分析；分析；vv（4）调试中出现的故障、缘由及解除方法。）调试中出现的故障、缘由及解除方法。vv8总结设计电路的特点和方案的优缺点总结设计电路的特点和方案的优缺点,提出提出进一步的改进看法和将来的发展。进一步的改进看法和将来的发展。vv9列出所用的元器件列出所用的元器件vv10列出参考文献列出参考文献