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交通信号灯控制电路文档
交通信号灯控制电路
第1章 绪 论
近年来随着科技的飞速发展,集成芯片的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。集成芯片往往作为一个核心部件来使用,仅集成芯片方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构软硬件结合,加以完善。
十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢?靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。
交通信号灯控制方式很多。本系统采用双D触发器CD4013、十进制计数器/脉冲分配器CD4017、六反相器CD4069以及电阻、电容、普通二极管、发光二极管、电位器等元器件组成。
由于这些芯片具有功能强,体积小,功耗低,经济节约,工作可靠,易于扩展,使用方便灵活等特点,因此特别适合于与控制有关的系统,越来越广泛地应用使用于日常生活。
本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。并且有利于学习和理解芯片CD4013、CD4017、CD4069的各引脚功能和加强电路设计和焊接技巧的能力。
1.1 设计要求
1.1.1 设计题目和设计指标
1.设计题目:交通信号灯控制电路
2.设计指标:1.TG1+TY1=TR0
2.TG0+TY0=TR1
式中:TR0,TG0,TY0为主干道红、绿、黄灯亮的时间
TR1,TG1,TY1为支干道红、绿、黄灯亮的时间
3.灯亮时间可控
1.1.2 设计功能
实现主干道、支干道红、绿、黄灯的显示控制。
第二章 整机电路的构成
2.1整机电路方案比较
方案一:采用单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片 8255A为中心器件来设计交通信号灯控制电路。本方案实用性强、操作简单、扩展功能强。
图2-1 方案一方框图
方案二:采用数字电路和模拟电路实现交通信号灯控制电路。
图2-2 方案二方框图
本方案的脉冲发生器是由六反相器CD4069组成,为交通信号灯控制电路提供脉冲信号。定时分配器是由双D触发器CD4013组成,作用是为交通信号灯提供定时分配时间。信号灯驱动电路是由2片十进制计数器/脉冲分配器CD4017组成,目的是控制交通信号灯亮灭转换的状态。信号灯功能切换电路由CD4017和与它相连接的二极管所组成,作用是为了实现东西南北红、绿、黄灯的亮灭切换。显示电路是由红、绿、黄12只发光二极管组成,实现显示东西南北红、绿、黄灯转换的亮灭状态。
两种方案都能够很好的实现交通信号灯控制电路,但是,为了实现课程设计的目的:能够熟练的掌握与应用数字电路系统和模拟电路系统,因此本系统采用方案二来完成交通信号灯控制电路的制作。
第三章 单元电路设计、参数计算和器件的选择
3.1 电源电路的设计
电源部分的作用是用于对整机电路供电,电源电路是由二极管、电容和三端稳压电源L7809组成的直流稳压电源(见图3-1)。
图3-1 电源电路原理图
二极管具有单向导电性,因此利用二极管的这一特性和三端稳压电源L7809组成整流电路。整流电路是将输入的不稳定的12V电压通过三端稳压电源 L7809-U1稳定在+9V直流电压后输出。
因为电路只在电压的半个周期内才有电流流过负载,所以称为单相半波整流单路。半波整流电路的优点时结构简单,使用元件少,但是也有明显的缺点:利用率低直流成分较低。所以只能用在输出电流较小的电路。
3.2脉冲发生电路的设计
脉冲发生电路是由六反相器CD4069组成。
CD4069内部是由六个独立通道输入﹑输出反相器单元电路构成的。CD4069主要用作通用反相器,即用于不需要中功率TTL 驱动和逻辑电平转换的电路中。其逻辑关系的特点是:当输入端为低电平时,输出端为高电平;当输出端为高电平时,输出端为低电平。
引出端符号:1A~6A 数据输入端、VCC 正电源、Vss 地、1Y~6Y 数据输入端。
逻辑符号 (见图3-2)
图3-2 CD4069的逻辑符号
2. 逻辑图 (见图3-3)
图3-3 CD4069的逻辑图
3. 逻辑表达式:Y=
4. CD4069的外部引脚排列(见图3-4)
图3-4 CD4069的外部引脚排列
5. 六触发器CD4069的原理及参数计算
图3-5 六触发器CD4069的原理图
六触发器CD4069的定时时间:T=R2C2
3.3定时分配电路的设计
定时分配电路是由双D触发器CD4013所提供。
CD4013是由2个具有置位和复位功能的触发器组成的,都是CP上升沿触发的边沿D触发器,它以时钟低电平读入,以高电平输出,即RD、SD均为高电平有效,RD=1时触发器复位到0,SD=1时触发器置位1。
D触发器输出状态的改变依赖于时钟脉冲的触发作用,即在时钟脉冲触发时,输入数据。D触发器由时钟脉冲上升沿触发,
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