【精品】数字电子技术交通信号灯控制器的设计.doc

源自鱼儿不求水 PAGE 版权所有 仅供参考  课程设计 交通灯控制器设计 课 程 数字电子技术 班 级 电气12 姓 名 杨 学 号 1213 指导教师 周巧艺 山东建筑大学 二O一二年十二月 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 引言 1 2 交通灯的工作原理 2 3 单元电路设计 3 3.1 秒脉冲发生器 3 3.2 定时器 3 3.3 交通灯信号灯电路 3 3.4 系统布局 4 5 体会总结 10 6 鸣谢 12 7 参考文献 12 PAGE 7 版权所有 仅供参考 1 引言 （1）数字 电子技术简介： 数字 电子技术主要研究各种逻辑门电路、集成器件的功能及其应用，.逻辑门电路组合和时序电路的分析和设计、 集成芯片各脚功能。555定时器等。 随着 计算机科学与技术突飞猛进地发展，用 数字电路进行信号处理的优势也更加突出。为了充分发挥和利用数字电路在信号处理上的强大功能，我们可以先将模拟信号按比例转换成数字信号，然后送到数字电路进行处理，最后再将处理结果根据需要转换为相应的模拟信号输出。自20世纪70年代开始，这种用数字电路处理模拟信号的所谓“数字化”浪潮已经席卷了电子技术几乎所有的应用领域。 （2）学习该技术的意义： 从一般的模拟信号到数字信号，要经过采样、量化、编码，最终一个连续的模拟信号波形就变成了一串离散的、只有高低电平之分“0 1 0 1...”变化的数字信号。自然界来的，或者通过 传感器转化的主要是模拟信号，那么为什么要多此一举把它们变为数字信号呢？原因有以下几点： 一、模拟信号有无穷多种可能的波形，同一个波形稍微变化就成了另一种波形，而数字信号只有两种波形（高电平和低电平），这就为信号的接收与处理提供了方便。 二、模拟信号由于它的多变性极容易受到干扰，其中包括来自信道的和电子器件的干扰，模拟器件难以保证高的精度（如放大器有饱和失真、截止失真、交越失真， 集成电路难免有零点漂移）。而 数字电路中有限的波形种类保证了它具有极强的抗干扰性，受扰动的波形只要不超过一定门限总能够通过一些整形电路（如斯密特门）恢复出来，从而保证了极高的准确性和可信性，而且基于门电路、 集成芯片所组成的数字电路也简单可靠、维护调度方便，很适合于信息的处理。2 交通灯的工作原理 设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器。当主要街道绿灯亮6秒时，次要街道的红灯亮；接着主要街道黄灯亮2秒，次要街道的红灯仍然亮；紧接着次要街道的绿灯亮3秒，这时主要街道红灯亮；然后次要街道的黄灯亮1秒，主要街道红灯仍然亮；最后主要街道绿灯亮，次要街道变红灯，依此顺序循环控制。 根据以上要求可知主要街道从绿灯亮到下一次绿灯亮共需12秒，由上述要求可列出这六个灯的真值表，如表所示，其中MG、MY、MR、CG、CY、CR分别表示主要街道的绿灯、黄灯、红灯，次要街道的绿灯、黄灯、红灯。各灯的逻辑表达式可由卡诺图获得。因为一次循环需要12秒，所以输入端可应用74163芯片来完成时间上的控制。74163与74161一样，也是十六进制同步加法计数器，所不同的是，它的清零端为同步清零方式。 系统由秒脉冲信号发生器、定时器、信号灯显示器三大部分组成。其中秒脉冲信号发生器用于给各个组成部分提供脉冲信号，通过定时器向控制器发出三种定时信号，使相应的发光二极管发光。 3 单元电路设计 电源电路设计可分为以下3部分：首先设计秒脉冲发生器的电路图，要求工作时达到1Hz的震荡频率；接着是设计定时器，本次设计使用的是74163定时器要求达到12秒清零的功能；再者是交通信号灯电路图及整体布局图。 3.1 秒脉冲发生器 555定时器市一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，在波形的产生与变换、测量与控制等许多领域中都得到了广泛的应用。 脉冲信号发生器用的是555定时器构成多谐震荡器 震荡频率为 f=1.43/(R1+2R2)C 图表 SEQ 图表 \* ARABIC 1 555定时器主电路图 3.2 定时器 定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成要求计数器在状态信号ST作用下首先清零然后在时钟脉冲上升沿作用下计数器从零开始进行增1计数。 图表 SEQ 图表 \* ARABIC 3定时器（74163）主电路图 3.3 交通灯信号灯电路 1.主要街道绿灯 当前6秒时主要街道的绿灯亮。根据前文真值表上的数据，绘制卡诺图如下 根据卡诺图可得化简结果Y= 可得主街道绿灯时的