电子技术综合设计与实践

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1、一、设计原理及框图………………………………………………3二、单元电路设计………………………………………………42.1状态控制器设计……………………………………………42.2交通灯状态显示及置数控制电路…………………………52.3交通灯定时电路及总电路图………………………………72.4仿真…………………………………………………………10三.安装调试步骤…………………………………………………12四.电路故障分析及电路改进……………………………………13五.总结与设计心得………………………………………………14六.附录…………………………………

2、…………………………15七.参考文献………………………………………………1616、一、设计原理及框图根据设计要求，设计一个交通灯信号控制器，主、支干道交替通行，主干道每次放行25秒，支干道放行25秒，绿灯亮表示通行，红灯表示停止。每次绿灯变红时黄灯先亮5秒。该交通灯控制系统的组成框图如图1所示。状态控制器主要记录交通灯的工作状态，通状过状态译码器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间脉冲，通过减法计数器对秒脉冲减计数，达到每一种工作状态持续时间。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

3、作状态决定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。16译码显示主干道灯支干道灯秒信号状态译码器减法计数器状态控制器置数控制图1其中秒信号发生器由555定时器及电容、电阻、电感组成，减法计数器所用芯片为同步十进制计数器74192，状态译码器为74138，状态控制器为同步十进制加法器74160，显示器为四段共阴极显示器，所有的器件功能都可以在《电子技术基础实验》查找。二、单元电路设计1、状态控制器设计根据设计要求，用555定时器设计信号源。频率为1HZ。如图：16根据设计要求，各信号灯工作顺序流程如图2，信号灯四

4、种不同状态分别用S0（主干道绿灯亮，支干道红灯亮），S1(主干道黄灯亮，支干道还是红灯)，S2（主干道红灯亮，支干道绿灯亮），S3（主干道还红灯亮，支干道黄灯亮）表示，其状态编码及状态转换图如图3所示。16南北向红灯亮，东西向黄灯亮5秒南北向红灯亮，东西向绿灯亮20秒南北向黄灯亮秒，东西向红灯亮5秒南北向绿灯亮，东西向红灯亮20秒图2S2=10S3=11S0=00S1=01图316根据上述流程图和状态转换图，我们可以用一个两位十进制计数器实现，用2个3线8线译码器74190译码器与显示电路相连。电路图如下。其中74190的CLK接受来自减

5、法计数器的借位输出，74190的Y0、Y1、Y2、Y3去置数和控制信号灯的状态。当减法计数器高位同时出现借位时就会给clk一个脉冲，经过74138译码后控制交通灯的状态变化以及置数的变化，从而控制整个系统，其中74190的QA,QB端经过一个与非门接其置数端，当QA，QB同时为1时，计数器置数回到0，从而控制电路的状态循环，同时QA，QB的变化经过译码器74190后控制整个电路及交通灯的循环。2、交通灯状态显示及置数控制电路整个交通灯状态分为四部，真值表与状态如图4。主、支干道的红、黄、绿信号灯主要由状态控制器输出决定。用1表示灯亮。用0

6、表示灯不亮。16信号灯信号真值表状态控制器输出主干道信号灯支干道信号灯Y0’Y1’Y2’Y3’R(红)Y（黄）G（绿）r(红）y（黄）g（绿）1000001100010001010000101000010001100010图4由真值表可知各信号灯的逻辑函数表达式为：G=Y0’Y1Y2Y3Y=Y0Y1’Y2Y3R=Y0Y1Y2’Y3+Y0Y1Y2Y3’g=Y0Y1Y2’Y3y=Y0Y1Y2Y3’r=Y0’Y1Y2Y3+Y0Y1’Y2Y3据上述逻辑函数表达式经化简根后可画出交通灯信号控制图，如图5所示。图5交通灯状态显示电路图16其中最左端四

7、个非门输入由上而下分别为Y0、Y1、Y2、Y3。而Y0Y1Y2Y3又是译码器74138的四个输出，所以受状态控制电路的控制。由于译码器输出是低有效，所以都接了非门使其变成高电平。这样就可以很好的控制交通灯的显示。3、交通灯定时电路及总电路图根据设计要求交通灯控制系统要有一个能自动装入不同定时时间的定时器，以完成主干道20秒，5秒，25秒，支干道25秒，20秒，5秒的定时任务。该定时器由4片74192构成的二位十进制可预置数减法计数器完成；时间状态由带译码器的led数码管对减法计数器进行译码显示；预置到减法计数器的时间常数，通过状态控制电路

8、的译码器74138的输出端Y0、Y1、Y2、Y3经过与非门、非门等组合逻辑来完成的。当状态控制器74160的输出QAQB=00时经过译码器74138后此时的输出为Y0Y1Y2Y3=0111，经