目录
1、实验任务 (3)
2、实验目的 (3)
3、设计方案 (3)
4、参考电路设计 (4)
5、实验仪器设备 (9)
6、实验心得 (10)
一.实验任务
设计一个交通灯控制器,具体要求如下:
1、以红,黄,绿三种颜色的发光管作为交通灯。绿灯亮表示可以通行,
红灯亮表示禁止通行.黄灯亮表示未通过的车辆禁止通行.
2、每次放行时间为30秒,红转绿或绿转红时,需黄灯亮5秒作为过度。
二.实验目的
1、掌握电子电路的一般设计方法和设计流程。
2、学习使用PROTEL软件绘制电路原理图和印刷版图。]
掌握应用EWB对设计的电路进行仿真,通过仿真结果验证设计的正确
性。
控制器状态信号灯状态
三.设计方案
图1
图1为交通灯控制器的一个参考设计方案。在这一方案中,系统主要由控制器.定时器.脉冲信号发生器.译码器.信号灯组成。
TL.TY为定时器的输出信号,ST为控制器的输出信号。
当车道绿灯亮时,定时器开始记时,当记时到30秒时,TL输出为1,否则,TL=0;
当车道黄灯亮后,定时器开始记时,当记时到5秒时,TY输出为1,否则,TY=0;
ST为状态转换信号,当定时器数到规定的时间后,由控制器发出状态转换信号,定时器开始下一个工作状态的定时计数。
交通信号灯有四个状态,用S0. S1. S2 .S3来表示,并且分别分配编码状态为00 .01 .11. 10 ,控制状态为:
表1.状态转换表
图2 画出了控制器的状态转换图,图中TY和TL为控制器的输入信号,ST 为控制器的输出信号。
图2. 状态转换图
四.参考电路设计
1.定时器电路
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,向控制器提供模5的定时信号TY和模30的定时信号TL。计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。74LS163是4位二进制同步计数器,它具有同步清零、同步置数的功能。CTp、CTT是交通灯的ASM 图数控制端,CO是进位输出端,D0~D3是并行数据输入端,Q0~Q 3是数据输出端。由两片74LS163级联组成的定时器电路如图3所示。TY和TL为计数器的输出信号。ST为状态转化信号,每当ST输出一个正脉冲,计数器进行一轮计数。
电路图为:
图3. 计数器电路图
2.控制器电路
控制器是交通管理的核心,它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表,如表所示。选用两个D 触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生 4种状态,控制器状态转换的条件为TL 和TY,当控制器处于Q1n+1Q0n+1= 00状态时,如果TL= 0,则控制器保持在00状态;如果,则控制器转换到Q1n+1Q0n+1= 01状态。这两种情况与条件TY 无关,所以用无关项"X"表示。其余情况依次类推,同时表中还列出了状态转换信号ST 。
输入输出
表2. 控制器状态转换表
将Q1n+1、Q0n+1和 ST为1的项所对应的输人或状态转换条件变量相与,其中"1"表示反变量,然后将各与项相或,即可得到下面的方程:
Q1n+1 = 1Q1n Q0n TY + Q1n Q0n + Q1n1Q0n1TY
Q0n+1 = 1Q1n1Q0n TL+1 Q1n Q0n + Q1n1Q0n1TL ST = 1Q1n Q0n TL +1Q1n Q0nTY + Q1nQ0n1TY+ Q1n Q0nTL
根据以上方程,选用数据选择器 74LS153来实现每个D触发器的输入函数,将触发器的现态值()加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号.即可实现控制器的功能。控制器的逻辑图如图4所示。图4中R、C构成上电复位电路。保证触发器的初始状态为0,触发器的时钟输入端输入1HZ秒脉冲。