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基于NE555的交通灯设计.docx
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2023-02-22
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交通信号灯电路的设计
1.技术指标
1.1 初始条件
直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备
工具。
1.2 要求完成的主要任务
(包括电子综合实训工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求)
1.3 技术要求
设计一种利用发光二极管作为交通信号灯的指示,实现南北、东西车道的交替通行,
要现南北车道方向循环显示的顺序是绿灯、黄灯、红灯;东西车道方向循环显示的顺序是
红灯、绿灯、黄灯。
2. 设计方案及其比较
2.1 方案一
电路结构:脉冲信号发生器,控制电路,交通灯显示电路。电路如图 1 所示。
图 1 方案一原理图
脉冲信号发生器:由 NE555 构成的多谐振荡器组成,振荡周期 T=(R1+2R2)C2Ln2,我们
需要 1HZ 的信号,于是 T=1S,我们取 C2=10uf,R1=25 K ,R2=50K 可满足产生频率为 1HZ
方波的条件。
控制电路:由 74ls161 和 74ls138 组成,74ls161 是四位二进制计数器,用来控制计
数的时间。为了满足 74ls138 译码器的 8 个端口输出。这里我们只用 Q2Q1Q0 三个输出口,
构成 8 进制计数器,即从 000 计数到 111 循环,刚好和 74ls138 译码器的输出的 8 个数相
对应。译码器则与交通灯相连,将 74ls161 的控制信号传给交通灯。
交通灯显示电路:通过译码器和一些门电路,可以设定相应交通灯的显示时间,满足
南北东西显示的要求。这里我们设置南北方向的绿灯,黄灯,红灯的时间分别为 3s,1s,
4s,东西方向对应的灯为红灯,绿灯,黄灯,时间分别为 4s,3s,1s。由于 138 译码器输
出低电平,所有可以通过与门控制相应的灯显示时间,并且灯为共阳极连接。如(东西)
南北方向需要 3s 的绿灯显示,则需要一个三输入与门;南北方向需要 4s 的红灯显示的时
候,由于南北方向的红灯显示的时间等于东西方向的绿灯和黄灯的显示时间之和,所以可
以把东西方向的绿灯对应的三输入与门的输出端和东西方向的黄灯输出端接到一个二输
入与门的输入端,二输入与门的输出接到南北方向的红灯,就可以实现红灯 4s 显示。
2.2 方案二
电路结构:信号发生器,控制器,交通灯显示电路如图 2 所示。
图 2 方案二原理图
设计思想: 首先我们把交通灯显示分为四个状态,如表 1 所示:
表 1 交通灯状态表
采用分模块设计的思想,模块化后,通过设置或程序清除来实现状态的转换,由于每
一个模块的计数大多不是相同的,这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的,
所以要考虑增加一个置数模块,其主要功能细分为:对不同的状态输入要产生相应状态的
下一个状态的预置数,如要求的南北车道和东西车道,分别为南北车道的置数选择和东西
车道的置数选择。
以南北车道为例,简述其设计思想。可以通过程序循环的方法设计该模块,主要思想
是通过数据判断指令、跳转指令实现,由主控制器计时和中断产生的四个状态去译码,从
而得到不同的输出,即预置数,由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成的预置数。
可以用数据选择器的思想,在本系统中,直接通过门电路的译码,接下来就是计数模
块了,其主要的功能细分为,要从预置数开始递减计数,一个状态结束,通过判断,通知
主控制模块,使之进入下一模块。
2.3 方案三
电路同样由三部分构成:基于 NE555 的脉冲信号发生器,控制器,交通灯显示电路。
原理如图 3 所示:
图 3 方案三原理图
脉冲信号发生器原理不在累述。控制器由四位二进制计数器 74ls161 和上升沿 D 触发
器 74ls74 组成。首先我们把交通灯显示分为四个状态:状态一(Q2Q1=00)南北车道绿灯
亮,东西车道红灯亮。状态二(Q2Q1=01)南北车道黄灯亮,东西车道红灯亮。状态三(Q2Q1=10)
南北车道红灯亮,东西车道绿灯亮。状态四(Q2Q1=11)南北车道红灯亮,东西车道黄灯
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- yxyming_4852082023-05-25发现一个宝藏资源,赶紧冲冲冲!支持大佬~
xxpr_ybgg
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