数字电路课程设计--数字交通灯.doc

数字电路课程设计
题目:数字交通灯

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2012 年 5 月1
目录
一、设计目的 1
二、设计要求 1
三、设计方案 1
四、芯片介绍 2
1、NE555 2
2、CD4029 3
3、74LS47 3
4、74LS245 4
5、74LS00 5
五、单元模块 5
1、秒信号产生器 5
2、状态控制器 6
3、状态译码器 6
4、定时系统 8
六、调试要点 9
七、设计心得 10
参考文献资料 11
一、设计目的
,灵活运用理论知识。
。
,从而提高解决实际问题的能力。
。
二、设计要求
十字交叉路口在城市,特别是在大中城市可谓星罗棋布。为确保车辆安
全通过,行人安通过,在每个十字路口都设置了交通灯控制。今设计一个十字路口的交通灯控制,设计任务如下:
主、支干道交替通行,主干道每次放行30秒,支干道每次放行20秒。
绿灯亮表示可以通行,红灯亮表示禁止通行。
每次绿灯变红灯时,黄灯先亮5秒(此时另一干道上的红灯不变)。
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。具体要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。
在黄灯亮时,原红灯按1Hz的频率闪烁。
要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0---99s内任意设定。
三、设计方案
该交通灯控制系统的组成框图如下所示。状态控制器主要用于记录十字路口交通灯的工作状态,通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯。秒信号发生器产生整个定时系统的时基脉冲,通过减法计数器对秒脉冲减计数,达到控制每一种工作状态的持续时间。减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换,同时状态译码器根据系统下一个工作状态决定计数器下一次减计数的初始值。减法计数器的状态由BCD译码器译码、数码管显示。
在黄灯亮期间,状态译码器将秒脉冲引入红灯控制电路,使红灯闪烁。
四、芯片介绍
1、NE555
NE555定时器的引脚图如下:
2、CD4029
CD4029是一CMOS电路二进制/十进制可异步置数的可逆计数器。在本设计中,由两片共同作用构成减法计数器。CD4029芯片由B/D端控制二/十进制计数,当B/D端为高电位(即为1)时,为二进制计数;相反为十进制计数。由U/D端控制其加/减计数,当此端为高电位(1)时,为加计数;反之,为减计数。由PSE端控制是否预置初始数,当此端为高电位时,为有预置数;为低电位时,不预置初始数。它的CO端的输出为借位输出,CI端的输出为进位输出。
CD4029管脚排列图如下:
3、74LS47
74LS47是BCD-7段译码器/驱动器,是数字集成电路,用于将BCD码转化成数码块中的数字,然后我们就能看到从0-9的数字。译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器,它在这里与数码管配合使用。
74LS47管脚排列图如下:
4、74LS245
74LS245是一个8位双向三态缓冲器,又称三态数据总线收发器。其逻辑功能为:当控制信号=0时,若DIR=1,则数据传输通路为A→B;若DIR=0,则数据传输通路为B→A。而当=1时,无论DIR为何值,A、B之间均呈高阻断状态。
74LS245管脚排列图如下:
5、74LS00
74LS00是二输入端四与非门。其引脚图如下:
五、单元模块
1、秒信号产生器
系统所需要的秒脉冲由定时器NE555所构成的多谐振荡器提供,多谐振荡器如图所示,其中1脚是电路地GND;,工作电压范围为5~18V;2脚是低触发端TR;3脚是输出端OUT;4脚是主复位端RD;5脚是控制电压端UcO;6脚是高触发端TH;7脚放电端DISC。R1、R2和C为定时电阻和电容,C1为电压控制端稳定电容。在信号的输出端产生矩形脉冲,其振荡频率为 f=/( R1+2R2)C 。
2、状态控制器
信号灯四种不同的状态分别用(主绿灯亮,支红灯亮)、(主黄灯亮,支红灯闪烁)、(主红灯亮,支绿灯亮)、(主红灯闪烁,支黄灯亮)表示。其状态转换图如下:
采用CD4029二进制/十进制可异步置数的可逆计数器构成状态控制器,电路图如下:
3、状态译码器
主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态。他们之间的关系见真值表如下:
状态控制器输出
主干道信号灯