电子技术基础课程设计

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1、《电子技术基础》课程设计选题：交通灯定时控制系统学院：控制科学与工程学院专业：测控专业班级：一班姓名：学号：同组者：选题内容及要求设计一个十字路口交通灯信号控制器，要求如下：·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。交通信

2、号系统示意图设计过程.设计方案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。在黄灯亮其间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控制电路，使红灯闪烁。图1交通灯控制系统工作框图电路设计电路部分由状态控制器、状态译码器、定时系统以及秒信号产生器四部分

3、构成。1．状态控制器设计图2交通灯顺序工作流程图根据设计要求，各信号灯的工作顺序流程如图2所示。信号灯四种不同的状态分别用S0（主绿灯亮，支红灯亮）、S1（主黄灯亮，支红灯闪烁）、S2（主红灯亮，支绿灯亮）、S3（主红灯闪烁，支黄灯亮）表示，其状态编码及状态转换图如图3所示。图3交通灯状态转换图显然，这是一个二位二进制计数器。可采用中规模集成计数器CD4029构成状态控制器，电路如图5.5.4。有关CD4029的管脚及功能表见第四章。图4状态控制器2．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。它们之间的关系见真值表1。对于信号灯的状态，“1”

4、表示灯亮，“0”表示灯灭。表1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Q2Q1R（红）Y（黄）G（绿）r（红）y（黄）g(绿)00110101001101001000110000010010根据真值表，可求出各信号灯的逻辑函数表达式为：现选择半导体发光二极管模拟交通灯，由于门电路的带灌电流的能力一般比带拉电流的能力强，要求门电路输出低点平时，点亮相应的发光二极管。图5交通灯状态显示电路根据设计任务要求，当黄灯亮时，红灯应按1Hz的频率闪烁。从状态译码器真值表中看出，主、支干道黄灯亮时，Q1均为高电平，而与Q2无关；而红灯点亮信号与Q1无关。现利用Q1信号去控制一

5、三态门电路74LS245（或模拟开关），当Q1为高电平时，将秒信号脉冲引到驱动红灯的与非门的输入端，使红灯在黄灯亮其间闪烁；反之将其隔离，红灯信号不受黄灯信号的影响。实际上是利用Q1为高电平时Q1之低电平实现红灯闪烁和黄灯置数控制。3．定时系统根据设计要求，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30秒、20秒、5秒的定时任务。该定时器由两片CD4029构成的二位十进制可预置减法计数器完成；时间状态由两片74LS47和两只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三片8路双向三态门74LS245来完成。三片74LS245的输入数据

6、分别接入30、20、5三个不同的数字，任一输入数据到减法计数器的置入由状态译码器的输出信号控制不同74LS245的选通信号来实现。例如当状态控制器在S1（Q2Q1=01）或在S3（Q2Q1=11）时，要求减法计数器按初值5开始计数，故采用S1、S2为逻辑变量而形成的控制信号Q1去控制输入数据接数字5的74LS245的选通信号。由于74LS245选通信号要求低电平有效，故Q1经一级反相器后输出接相应74LS245的选通信号。同理，输入数据接30的三态门74LS245的选通信号接主干道绿灯信号G；输入数据接20的三态门74LS245的选通信号接支干道绿灯信号g。计数器置数转换过程

7、：图6交通灯定时电路当计数回零脉冲高电平到达时，个位和十位计数器CO端同时输出‘0’，S非端为‘0’计数器置数控制端PE为‘1’，计数器Q端置入选通245提供的相应数据，这时S非端恢复为‘1’，在回零脉冲低电平来到时，PE端变回‘0’，计数器开始正常减计数。加入RS触发器后增加了置数的可靠性。4．秒信号产生器产生秒信号的电路有多种形式，图4.5.7是利用555定时器组成的秒信号发生器。因为该电路输出脉冲的周期为：，若T=1s，令C=10mF，R1=39kW，则R2≈51kW。取一固定电阻47kW与一5k