[优质文档]数字逻辑与数字系统课程的设计 - 图文

目录

第一章 概述 第二章 方案论证

2.1信号灯转换器……………………………………………………2 2.2倒计时计数器……………………………………………………3 2.3倒计时计数器与信号灯转换连接………………………………3 2.4秒脉冲产生电路…………………………………………………4 2.5电路测试与仿真…………………………………………………7 心得与体会……………………………………………………………8

第一章 概述

城市十字交叉路口为确保车辆、行人安全有序地通过，都设有指挥信号灯。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通、提高道路事故有明显效果。因此，如何采用合适的方法，使交通信号的控制与交通疏导有机结合，最大限度缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况。以下就是一个交通灯控制系统的电路原理、设计和仿真测试等问题。 要求如下：

（1）在十字路口两个方向上个设置一组红、黄、绿信号灯，其中，绿灯亮的时间为8s，黄灯亮的时间为2s；

（2）在绿灯转向红灯的过程中，先由绿灯转成黄灯，黄灯亮完2秒后，迅速换回红灯亮，同时也让对方由红灯转为绿灯。

（3）如果发生特殊事情，可以手动按下开关，其中一个方向常亮绿灯，倒计时停止。特殊事情结束后，可手动按下开关，恢复正常状态。

第二章

总体方案设计

根据实验要求，智能交通灯系统应由信号灯转移、倒数计时器、秒脉冲信号三部分组成，其原理如下：

东西方向

G Y T 5秒脉冲 倒计时 信号灯 G T 0计时器 发生器 转换器

南北方向

G Y

G 单元电路设计 2.1信号灯转换器

用以下六个符号分别代表东西（A）和南北（B）方向上信号灯的状态： GA：东西方向上绿灯亮； GB：南北方向上绿灯亮； YA：东西方向上黄灯亮； YB：南北方向上黄灯亮； RA：东西方向上红灯亮； RB：南北方向上红灯亮。 信号灯状态S有以下状态：

S1：东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮； S2：东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮； S3：东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮； S4：东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮。

由计算可得出： GA=Q1nQ0n YA=Q1nQ0n RA=Q1n GB=Q1nQ0n YB= Q1nQ0n RB= Q1n 电路图如下：

2.2倒计时计数器

计数器应选用集成电路74190芯片，它是十进制同步可逆计数器，具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功能。74190芯片的功能如下： CTEN D/U CLK LOAD A B C D QA QB QC QD × × × 0 ×××× A B C D 0 1 ↑ 1 ×××× 减计数 0 0 ↑ 1 ×××× 加计数 1 × × 1 ×××× 0 0 0 0 得以下电路图：

2.3倒计时计数器与信号灯转换连接

2.4秒脉冲产生电路

秒脉冲产生电路的功能是产生标准秒脉冲信号，主要由振荡器和分频器组成。振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的精准度决定了计时器的准确度，可由石英晶体振荡电路或555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。一般来说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大，故在设计时，一定根据需要设计出最佳电路。石英晶体振荡器具有频率准确、振荡稳定、温度系数小的特点，但如果精度要求不高的时候可以采用555构成的多谐振荡器。

振荡器产生的时间信号通常频率很高，要使它变成“秒”信号，需要用分频器来完成。其功能主要是产生标准的秒脉冲信号，即每秒产生一个时钟上升沿，频率为1Hz。分频器的级数和每级的分频次数要根据振荡频率及时基频率来决定。若选用的时基频率为1kHz，可采用三级74160做分频器。74160是一个十进制加法计数器，其功能表如图：

74160的功能表 CLR LOAD ENP ENT CLK A B C D Qa Qb Qc Qd 0 X X X X X X X X 0 0 0 0 1 0 X X X X X X A B C D 1 1 1 1 X X X X 计数 此例的秒脉冲产生电路主要由一个555定时器和三个十进制计数器74160构成。其中，555定时器由RC组成多谐振荡器，三个计数器74160组成分频器。电路如图：