本帖最后由 gk320830 于 2015-3-8 22:33 编辑
十字路***通灯控制系统
一、任务
设计并制作十字路***通灯控制电路,其中红灯(R)亮表示该条道路禁止通行;黄灯(Y)亮表示停车;绿灯(G)亮表示允许通行。示意图如图E-1 所示。 图E-1 二、要求
(1)设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR,NSY,NSG;东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR,EWY,EWG,则满足工作流程并且可以并行工作:NSG(EWR)→NSR(EWG),黄灯用于闪烁提示绿灯变为红灯;
(2)满足两个方向的工作时序:东西方向红灯亮的时间应等于南北方向黄、绿灯亮的时间之和;南北方向红灯亮的时间应等于东西方向黄、绿灯亮的时间之和。时序工作流程见图E-2所示:
图E-2 交通灯顺序工作流程
图E-3 交通灯时序工作流程
图E-3中,假设每个单位时间为2秒,则南北、东西方向的绿、黄、红灯亮的时间分别为10秒、2秒、12秒,一次循环为24秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和。
(3)十字路口要有数字显示装置,作为时间提示,以便人们更直观地把握时间。具体要求为:当某方向绿灯亮时,置计数器为某一个数值,然后以每秒减1的计数方式工作,直至减到数为“0”,十字路口红、绿灯交换,一次工作循环结束,进入另一个方向的工作循环。
例如:当南北方向从红灯转换成绿灯时,置南北方向数字显示为12,并使数显计数器开始减“1”计数,当减法计数到绿灯灭而黄灯亮时,数码管显示的数值应为2,当减法计数到“0”时,黄灯灭,而南北方向的红灯亮;同时,使得东西方向的绿灯亮,并置东西方向的数码管的显示为12。
(4)可以手动调整脉冲时间,夜间为黄灯闪耀。
三、说明
设计报告正文应包括系统总体框图、电路原理图、测试结果。
四、评分标准
五、设计方案提示
根据设计任务和要求,参考交通灯控制器的逻辑电路主要框图E-1,设计方案可以从以下几部分进行考虑。
1.1Hz标准脉冲和分频器
因十字路口每个方向绿、黄、红灯亮时间比例分别为5:1:6,所以,如果选4秒(也可以任意)为一单位时间,则计数器每计数4秒输出一个脉冲。这一电路用D触发器(或由其他触发器构成的D类型触发器)即可实现。
2.交通灯控制器
由波形图可知,计数器每工作循环周期为12,所以可以选用12进制计数器。计数可以用单触发器组成,也可以用中规模集成计数器。这里可以选用中规模74LS164 八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。
扭环形计数器的状态表如表1所示。根据状态表,我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式:
由于黄灯要求闪耀几次,所以用1Hz的标准脉冲和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。
表E-1 状态表
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Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 | NSG NSY NSR | |
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3. 显示控制部分
显示控制部分实际上是一个定时控制电路。当绿灯亮时,使减法计数器开始工作(用对方的红灯信号控制),每来一个秒脉冲,使计数器减1,直到计数器为“0”停止。译码显示可用74LS47 驱动BCD码七段译码器,计数器采用可预制加、减计数器,如74LS168、74LS190、74LS193等。
4. 脉冲选择控制,夜间控制
这部分可用一个可调脉冲进行。调节脉冲频率的高低,可以使计数器的周期增大或减小,用来控制某个方向上车流量的大小变化;夜间时,将夜间开关接通,黄灯将一直闪耀,提醒过往行人注意。
参考器件:
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