交通信号灯动控制
1 设求容 1
2总体设计 1
21．555秒脉模块设计 1
22．控制单元设计 2
221 4秒定时电路 2
222 6秒定时电路 3
223 25秒定时电路 4
224 JK时序电路 4
225时序信号 6
3设计心 6
4参考文献 7
5附录 8
交通灯动控制
1 设求容
1通常情况道绿灯亮道红灯亮
2道车道6秒绿灯变黄灯4秒道黄灯变红灯时道 红灯变绿灯
3 道变绿灯道车3辆25秒钟动红灯变黄灯4秒变红灯时道红灯变绿灯
4果道绿灯亮时道绿灯亮时间 没25秒道检测已超3辆车等候道应立绿灯变黄灯4秒变红灯时道红灯变绿灯
2总体设计
首先555发生产生秒脉提供FPGA时钟信号然控制单元处理输出信号灯总体原理框图图1
图1 原理框图
21．555秒脉模块设计
产生秒信号电路种形式图2 利555 定时器组成秒信号发生器接通电源电容初始电压零哦输出高电开始电阻R电容C充电充输入电压V1Vt+时输入跳变低电电容C电阻R开始放电放电V1Vt时输出电位跳变成高电电容C重新开始充电周复始电路便停振荡V1Vo电压波形图3示该电路输出脉周期T≈07（R1+2R2）CT1S令C10R139K取固定电阻电位器相串联代电阻R2调试电路时调试电位器RP输出脉1s
图3 秒脉信号 图2 555秒脉发生器
图4 555秒信号时序
该发生器秒发生高电低电周复始进行
22．控制单元设计
221 4秒定时电路
图5 4S定时器
装置中步清零法实现定时4S发生器构成原理QCLDN相连ABCD时置零预置数零输入时钟信号555定时电路提供时钟信号时该计数器计数数直输出0100时该计数器立清零样实现4S计时
图6 4S定时器时序信号
该图4S定时发生器时序图图知：仿真波形面秒数差05秒时CLK_1HZ波形刚开始半周期高电缘时序图
222 6秒定时电路
图7 6秒定时器
装置中步清零法实现定时6S发生器构成原理QBQCLDN相连ABCD时置零预置数零输入时钟信号555定时电路提供时钟信号时该计数器计数数直输出0110时该计数器立清零样实现6S计时
图8 6秒定时器时序信号
该图6S定时器时序图第六秒时候高电输出
223 25秒定时电路
图9 25秒定时器
该装置实现25S定时电路采整体置数方式实现25进制步计数电路工作原理第片161接受时钟信号开始记数第16时钟信号时第片信号RCO输出1时第二片芯片ENTEMP接受高电时开始计数工作记数QA输出1QBQCQD输出0时输出00015时钟信号时第片芯片记5数时输出1001时电路接非门作LDN反馈电时LED输入低电整体实现步置零
图10 25S秒定时器时序信号
该图25定时发生器时序图第25S高电输出
224 JK时序电路
图11 JK时序电路
该时序电路前状态锁存起接受时钟信号接口电路输出端保持段时间锁存状态发生变化直解锁定里利该性质时间发生延时样实现信号灯维持定时间等时间信号输入时发生改变紧接着该信号维持设计时间等信号时发生改变着样周复始进行例实现功道车道6秒绿灯变黄灯4秒道黄灯变红灯时道 红灯变绿灯黄绿灯信号时序电路中存储6秒接着黄灯信号输入时时序电路中绿灯信号变黄灯信号时序电路中维持4秒等红灯信号时黄灯信号消失时输出红灯信号样红灯信号输出高电交通灯显示红灯样实现
JK锁存电路功表中T1T2T3分4S6秒25秒定时器溢出信号S传感器Q2Q1Qo分3JK触发器输出端口信号
该时序电路驱动方程：
J2T3*Q1*Qo K20
J1T2*Q2’Qo K(T1*Q2’*Qo’)’
J0S*Q2’Q1’+T1Q2’Q1 K0
特征方程QN+1JQ’+K’Q
状态方程
Q2N+1T3Q’Q1Qo
Q1N+1T2Q2’Q1’Qo+T1Q2’Q1Qo’
Q0N+1S*Q2’Q1’Qo’+T1Q2’Q1Qo’(SQ2’Q1’+T1Q2’Q1)Qo’
T1
T2
T3
M
S
Q2
Q1
Qo
Q2N+1
Q1N+1
Q3N+1
X
X
X
X
1
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225时序信号
图12 JK时序信号
1开始状态：道绿灯亮道红灯亮2前6S时道绿灯输入信号高电状态亮红黄灯输入信号低电状态暗道红灯输入信号高电状态亮黄红灯输入信号低电状态暗34S中道黄输入信号高电状态亮绿红输入信号低电状态暗时道原状态4面25S钟里道红灯输入信号高电状态亮黄绿灯输入信号低电状态暗道时间绿灯输入信号高电黄红灯输入信号低电状态暗25结束道黄灯输入信号高电状态亮绿红灯输入信号低电状态暗黄灯亮时间持续4S529S结束道绿灯输入信号高电状态亮黄红灯输入信号低电状态暗道红灯输入信号高电状态亮绿红灯输入信号暗状态暗
3设计心
次课程设计目提高校学生学力查资料力提高动手动脑力相应提高学知识仅理求知实践探索够紧接着次电子电路课程设计时必样仅加深电子电路职时真正做学致学理知识实践相结合学知识更扎实次课程遇会问题网查询询问学终解决感觉学东西仅巩固先前学模电数电理知识培养动手力刚学EDA更加灵活时间仓促绘制PCB点遗憾令创造性思维拓展希类似样课程设计类似样锻炼机会更时感谢帮助学赶忙图没做截图点遗憾
4参考文献
1阎石 数字电子技术基础 高等教育出版社 20085
2康华光 电子技术基础 高等教育出版社 20075
3夏路易 电路原理图电路板设计教程 兵器工业出版社 20026
5谢克明 电子电路EDA 兵器工业出版社 20015
5附录
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1 设求容 1
2总体设计 1
21．555秒脉模块设计 1
22．控制单元设计 2
221 4秒定时电路 2
222 6秒定时电路 3
223 25秒定时电路 4
224 JK时序电路 4
225时序信号 6
3设计心 6
4参考文献 7
5附录 8
交通灯动控制
1 设求容
1通常情况道绿灯亮道红灯亮
2道车道6秒绿灯变黄灯4秒道黄灯变红灯时道 红灯变绿灯
3 道变绿灯道车3辆25秒钟动红灯变黄灯4秒变红灯时道红灯变绿灯
4果道绿灯亮时道绿灯亮时间 没25秒道检测已超3辆车等候道应立绿灯变黄灯4秒变红灯时道红灯变绿灯
2总体设计
首先555发生产生秒脉提供FPGA时钟信号然控制单元处理输出信号灯总体原理框图图1
图1 原理框图
21．555秒脉模块设计
产生秒信号电路种形式图2 利555 定时器组成秒信号发生器接通电源电容初始电压零哦输出高电开始电阻R电容C充电充输入电压V1Vt+时输入跳变低电电容C电阻R开始放电放电V1Vt时输出电位跳变成高电电容C重新开始充电周复始电路便停振荡V1Vo电压波形图3示该电路输出脉周期T≈07（R1+2R2）CT1S令C10R139K取固定电阻电位器相串联代电阻R2调试电路时调试电位器RP输出脉1s
图3 秒脉信号 图2 555秒脉发生器
图4 555秒信号时序
该发生器秒发生高电低电周复始进行
22．控制单元设计
221 4秒定时电路
图5 4S定时器
装置中步清零法实现定时4S发生器构成原理QCLDN相连ABCD时置零预置数零输入时钟信号555定时电路提供时钟信号时该计数器计数数直输出0100时该计数器立清零样实现4S计时
图6 4S定时器时序信号
该图4S定时发生器时序图图知：仿真波形面秒数差05秒时CLK_1HZ波形刚开始半周期高电缘时序图
222 6秒定时电路
图7 6秒定时器
装置中步清零法实现定时6S发生器构成原理QBQCLDN相连ABCD时置零预置数零输入时钟信号555定时电路提供时钟信号时该计数器计数数直输出0110时该计数器立清零样实现6S计时
图8 6秒定时器时序信号
该图6S定时器时序图第六秒时候高电输出
223 25秒定时电路
图9 25秒定时器
该装置实现25S定时电路采整体置数方式实现25进制步计数电路工作原理第片161接受时钟信号开始记数第16时钟信号时第片信号RCO输出1时第二片芯片ENTEMP接受高电时开始计数工作记数QA输出1QBQCQD输出0时输出00015时钟信号时第片芯片记5数时输出1001时电路接非门作LDN反馈电时LED输入低电整体实现步置零
图10 25S秒定时器时序信号
该图25定时发生器时序图第25S高电输出
224 JK时序电路
图11 JK时序电路
该时序电路前状态锁存起接受时钟信号接口电路输出端保持段时间锁存状态发生变化直解锁定里利该性质时间发生延时样实现信号灯维持定时间等时间信号输入时发生改变紧接着该信号维持设计时间等信号时发生改变着样周复始进行例实现功道车道6秒绿灯变黄灯4秒道黄灯变红灯时道 红灯变绿灯黄绿灯信号时序电路中存储6秒接着黄灯信号输入时时序电路中绿灯信号变黄灯信号时序电路中维持4秒等红灯信号时黄灯信号消失时输出红灯信号样红灯信号输出高电交通灯显示红灯样实现
JK锁存电路功表中T1T2T3分4S6秒25秒定时器溢出信号S传感器Q2Q1Qo分3JK触发器输出端口信号
该时序电路驱动方程：
J2T3*Q1*Qo K20
J1T2*Q2’Qo K(T1*Q2’*Qo’)’
J0S*Q2’Q1’+T1Q2’Q1 K0
特征方程QN+1JQ’+K’Q
状态方程
Q2N+1T3Q’Q1Qo
Q1N+1T2Q2’Q1’Qo+T1Q2’Q1Qo’
Q0N+1S*Q2’Q1’Qo’+T1Q2’Q1Qo’(SQ2’Q1’+T1Q2’Q1)Qo’
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225时序信号
图12 JK时序信号
1开始状态：道绿灯亮道红灯亮2前6S时道绿灯输入信号高电状态亮红黄灯输入信号低电状态暗道红灯输入信号高电状态亮黄红灯输入信号低电状态暗34S中道黄输入信号高电状态亮绿红输入信号低电状态暗时道原状态4面25S钟里道红灯输入信号高电状态亮黄绿灯输入信号低电状态暗道时间绿灯输入信号高电黄红灯输入信号低电状态暗25结束道黄灯输入信号高电状态亮绿红灯输入信号低电状态暗黄灯亮时间持续4S529S结束道绿灯输入信号高电状态亮黄红灯输入信号低电状态暗道红灯输入信号高电状态亮绿红灯输入信号暗状态暗
3设计心
次课程设计目提高校学生学力查资料力提高动手动脑力相应提高学知识仅理求知实践探索够紧接着次电子电路课程设计时必样仅加深电子电路职时真正做学致学理知识实践相结合学知识更扎实次课程遇会问题网查询询问学终解决感觉学东西仅巩固先前学模电数电理知识培养动手力刚学EDA更加灵活时间仓促绘制PCB点遗憾令创造性思维拓展希类似样课程设计类似样锻炼机会更时感谢帮助学赶忙图没做截图点遗憾
4参考文献
1阎石 数字电子技术基础 高等教育出版社 20085
2康华光 电子技术基础 高等教育出版社 20075
3夏路易 电路原理图电路板设计教程 兵器工业出版社 20026
5谢克明 电子电路EDA 兵器工业出版社 20015
5附录
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