1、电子课程设计 交通管理系统的设计 信号灯管理 红 黄 绿 题目 交通管理系统的设计 时间牌管理 显示时间 两位十进制数 1 红绿灯管理当东西方向绿灯亮时 南北方向应亮红灯 反之 当南北方向亮绿灯时 东西方向应亮红灯 设有 自动 手动 开关对信号灯进行控制 当开关位置在 自动 时 东西方向或南北方向红绿信号应能每隔一定时间交替地显示 红绿信号灯显示时间相等 且显示时间能在20秒 60秒范围内按10秒间隔由人工设定 在交替之前 从第五秒开始黄灯以2HZ频率闪动至交替时结束 当开关位置在 手动 时 应能人工控制两个方向的红绿灯的交替显示 交替前不要求黄灯闪动 由 手动 转入 自动 时 红灯或绿灯先转
2、至何方向无要求 设计要求 2 时间牌的管理当 自动 手动 开关由 手动 转入 自动 时 时间牌应从设定值开始 按秒显示之后在任一时刻至本次红绿信号交替时刻之间的时间 当 自动 手动 开关打在 手动 位置时 或 紧急 开关或 灭灯 开关有效时 时间牌数码管应熄灭 设计要求 自动 设计分析 时间牌显示 N 20s 30s 40s 50s 60s五种 手动 设计分析 时间牌熄灭 系统功能结构框图 各功能模块有模拟 数字等不同的设计方案和实现方式 由设计指标和给定条件决定一个系统 功能模块 可以由模拟电路 数字电路或模数混合电路等几部分组成 一 控制器由于本系统运行在 自动 时 有多个环节的运作与东西
3、南北方向通行的倒计时 对时钟脉冲作减计数 有关 如 减计数至小于等于5秒时 黄灯闪动 减计数至0秒 红绿灯交替并读入设定值 减计数在当前值时 时间牌显示 因此 控制器选择减计数型较为合适 具体结合实验室条件 选用输出是两位BCD码的减计数器 原理设计 控制器控制内容包括 减计数至小于等于5秒 黄灯闪动 应能将01 05秒从计数结果中识别出来 故应有 5秒译码电路 承担对01 05秒的译码任务 同时 有 黄灯闪动控制电路 控制黄灯的闪动 原理设计 减计数至0秒 红绿灯交替 应有 00秒译码电路 承担对00秒的译码任务 并有 红绿灯交替控制电路 控制红绿灯的交替 减计数至0秒 读入设定值 应利用
4、00秒译码电路 的输出 使计数器的置数端有效 以读入设定值 原理设计 二 时间初值设定设定值分20秒 60秒五档 故应有 设定值读入电路 能根据开关的选位 分别设定不同的初值 三 脉冲产生与分频时间牌按秒显示 黄灯每秒闪动2次 故应有 秒脉冲和半秒脉冲发生器 为计数器和黄灯控制提供所需频率的矩形脉冲 原理设计 四 时间显示及数码管驱动器应有 时间显示电路 承担计数结果的显示任务 包括 显示译码 驱动和高位灭0等 五 红黄绿信号灯及信号灯控制器应有 信号灯驱动电路 承担驱动信号灯 红 黄 绿灯 发光的任务 信号灯控制器 控制红黄绿灯的交替工作 原理设计 六 手动 自动 选择电路能根据 手动 自动
5、 开关的选位 选择 自动显示 或 手动显示 信号 去控制红绿灯及数码牌的显示 原理设计 显示译码器 减计数器 单刀多掷开关 编码器 555定时器 计数器 红 黄 绿发光二极管 数据选择器 设计框图 电路原理控制框图 一 减计数控制器时间显示按十进制数规律变化 可考虑选用BCD码输出的加减计数器 74LS192 两片减计数器的连接 先将两片串接为100进制减计数器 在此基础上 可进一步设计为其他进制计数器 单元电路设计 电路原理控制框图 二 秒脉冲 1HZ 和半秒脉冲 2HZ 2Hz脉冲发生电路 555定时器构成的多谐振荡器 注意电阻 电容参数的设置 1Hz 分频 单元电路设计 电路原理控制框图
6、 三 初值设定电路显示时间 20 60s范围内按每10s由人工设定 初值设定电路至少要输入5个初始值 如将计数器的低位片预置初值0 高位片预置数端接初值设定电路 即可实现设定20 30 40 50 60这五个初始值 单元电路设计 单元电路设计 在减计数器的输入端由开关直接设定初值 用拨码盘 单刀多掷开关 和编码器组成初值设定电路 电路原理控制框图 四 5秒译码和00译码电路按设计要求 减计数至小于等于5s 黄灯闪动 这意味着 系统能将01 05s从计数结果中识别出来 故应有 5秒译码电路 承担对01 05s的译码任务 减计数至0秒 红绿灯交替 并读入设定值 应有 00秒译码电路 承担对00秒的
7、译码任务 能实现译码的电路 门电路 数据选择器 译码器 比较器等 单元电路设计 电路原理控制框图 五 时间显示电路时间显示电路用来显示计数器的输出结果 因为显示的时间值为2位 采用2位7段数码管显示 数码管需要显示译码电路驱动 如7448 BCD 七段显示译码器 驱动共阴数码管 教材P184 186页 动态扫描显示 单元电路设计 7448驱动共阴数码管 单元电路设计 利用控制端实现高位灭零 灭牌等 电路原理控制框图 六 手动 自动选择电路手动 自动选择电路用于实现手动控制和自动控制的切换 电路可用二选一数据选择器 74LS257 实现 单元电路设计 电路原理控制框图 七 黄灯闪动控制电路按设计
8、要求 当手动 自动选择开关在自动位置时 计数器减计数至小于等于5s时 黄灯闪动 当手动 自动选择开关在手动位置时 黄灯熄灭 当系统处于自动控制时 这时可控制黄灯以2Hz频率闪动 单元电路设计 电路原理控制框图 八 红绿灯交替控制电路按设计要求 自动时在减计数器计数至0时红绿灯自动交替 因此可将00译码电路的输出控制红绿灯的自动交替 单元电路设计 电路原理控制框图 九 信号灯驱动电路在实际电路设计时 信号灯用发光二极管替代 信号灯驱动电路的任务是控制发光二极管的亮与灭 可将东西红灯和南北绿灯各2盏并接 采用一个驱动电路P驱动 同理 东西绿灯和南北红灯各2盏并接 用一个驱动电路P 驱动 4盏黄灯并接 用一个驱动电路控制 另有一个灭灯信号送至所有驱动电路输入端 单元电路设计 发光二极管有一定的电流要求 一般为5 10mA 门电路输出接发光二极管 通常接成灌电流形式而不接成拉电流形式 低电平驱动 以增强门电路的驱动能力 发光二极管导通压降 红色 1 6V 黄色 绿色 2 0V 单元电路设计
