哈工大电工大作业 交通灯设计

发布 2022-07-17 19:48:28 阅读 5339

仅供参考。

十字路口信号灯控制。

总体设计方案或技术路线。

本实验设计了一种模仿城市十字路**通灯的数字电路。交通灯颜色有红绿蓝3种颜色。设方向a与方向b垂直,方向a为红灯时,方向b为绿灯。

方向a为绿灯时,方向b为红灯。方向a为黄灯时,方向b同样为黄灯。设a方向,红灯和绿灯每次亮8秒,黄灯每次亮2秒。

即首先a绿灯亮同时b红灯亮,8秒后,a绿灯和b红灯灭,a、b黄灯同时亮,2秒后,a、b黄灯灭,a红灯亮同时b绿灯亮。而后循环往复。

首先使用3个j-k触发器74ls112构成一个异步二进制减法计数器。方式是将各个j-k触发器的j,k都置1,然后把第一个j-k触发器74ls112 u1a的s端、第二和第三个j-k触发器74ls112 u1b和u2a的r、s端置1,把前级触发器的输出端接至后级的时钟输入端,即每当前级的输出产生负跳变,就促使后级触发器状态发生改变。把3个j-k触发器的q端q0、q1、q2,分别连到二进制译码器74ls47的a、b、c上,d接地,将74ls47的lt、rbi口置1,将a-g端口与对应a方向绿灯的7段led显示器的7个端口相连接,再将a-g端口与对应b方向红灯的7段led显示器的7个端口相连接。

以上即完成了对第一次a方向绿灯和b方向红灯的显示控制。

使用j-k触发器74ls112 u2b,j,k、s都置1,将q与另一个二进制译码器74ls47的a相连,b、c、d接地,将74ls47的lt、rbi口置1,将a-g端口与对应a方向黄灯的7段led显示器的7个端口相连接,再将a-g端口与对应b方向黄灯的7段led显示器的7个端口相连接。以上及完成了对第一次a、b方向黄灯的显示控制。

a向交通灯实现红灯由亮转灭,和黄灯由灭变亮需要借助74ls47的ri/rob端口实现,ri/rob端口作为输入端是,当ri为0时,所有灯都会灭。通过一个集成计数器74ls161运用反馈预置法构成一个十进制计数器(将集成计数器74ls161的d0-d3接地,p、t、cr置1,将q0、q3通过与非门74ls00与ld相连)。将q3与与非门74ls00的端口相连构成非逻辑。

将这个与非门的3端口与第一个j-k触发器的r端相连。将集成计数器74ls161的q3与第四个j-k触发器的r端相连。通过以上过程,在计数器为0-7时,由第四个j-k触发器的r端为0,触发器保持在q=0的状态,黄灯控制系统中的二进制编译器74ls47的bi/rbo端也接在74ls161的q3上,此时为0,灯保持灭的状态。

对红绿灯控制系统的与非门电路分析,有第一个j-k触发器上r端为1,且s端始终为1,故减法计数器正常工作。当计数器为8-9时,对红绿灯控制系统的与非门电路分析,有第一个j-k触发器上r端为0,q0保持为0,又减法计数器从0-7的8秒内从7减少到0,刚好保持为000的状态。同时,计数器的8和9,74ls161的q3都为1,故黄灯控制系统的j-k触发器和7端led灯正常工作。

计数器从0-9循环工作,实现了a向绿灯黄灯相互转换和b向红灯与黄灯的相互转换。

为了实现a 向绿-黄-红-黄-绿的循环亮灭。通过d触发器实现,将红绿灯控制系统中的与非门组成的系统中f2b的输出3与d触发器的c时钟相连,然后将d触发器的q与d相连,把q与a向绿灯的bi/rbo相连,把q与a向红灯的bi/rbo相连,即可实现a 向绿-黄-红-黄-绿的循环亮灭。第一次循环,d触发器d=1,故q=1,绿灯工作,此时=0,下一个循环,d触发器d=0,q=0, =1,红灯工作。

此后循环往复。同理实现了b向红-黄-绿-黄-红的循环亮灭。

实验电路图。

图1 异步二进制减法计数器。

图2 集成计数器74ls161及与非门控制系统。

图3 a向单侧红黄绿灯亮灭转换电路。

图4 a向单侧、b向单侧整体设计图。

a向单侧、b向红绿单侧灯位置更改摆放后的电路图。

**模拟截图(部分)

a向绿灯亮7

a向绿灯亮6

a向绿灯亮1

a向黄灯亮1

a向黄灯亮0

a 向红灯亮7

a 向红灯亮2

a向红灯与b向绿灯同时亮5

a向,b向黄灯同时亮1

a 向绿灯、b向红灯同时亮1

十字路**通灯红绿黄灯摆放示意图。

a向亮绿灯,b向亮红灯。

十字路**通灯**示意图:个方向黄灯亮0

仪器设备名称、型号。

1.试验箱。

2.双路直流稳压电源。

4.与非门74ls00

5.与非门74ls20

触发器74ls74

触发器74ls112

8.集成计数器74ls161

5.理论分析或**分析结果。

集成计数器74ls161与与非门逻辑系统真值表。

u1a、u1b、u2a构成的异步二进制减法计数器逻辑真值表。

u2b逻辑真值表。

通过真值表可以看出a向红绿黄灯亮灭情况。

实验结论。本数字电路可以实现交通灯a,b向红,绿,黄灯的按顺序亮灭和控制亮灭时间的功能。实现了绿灯8秒倒计时后灭灯,灭灯同时黄灯亮并完成2秒倒计时后灭灯,灭灯同时红灯点亮并开始8秒倒计时后灭灯,灭灯同时黄灯再次亮起倒计时2秒,各灯按此顺序往复亮灭。

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