Solicitamos diseño de recorrido de circuito digital para semáforos en aceras

Tema de diseño

Título: Diseño del circuito de control de semáforos

2. Propósito del diseño

Cultivar a los estudiantes. para utilizar números de manera integral Conocimientos básicos de lógica, uso de tecnología de simulación por computadora EWB para diseñar de forma independiente y completa circuitos electrónicos con ciertas funciones, y capacidades integrales en simulación y depuración. La versión de software utilizada en esta simulación por computadora es la versión 5.0c

3. Contenido del diseño

Hay una intersección para suavizarla, diseñamos un sistema de semáforo. .

4. Requisitos de diseño

1. Diseñar un circuito de control de semáforo en una intersección, que requiera que los vehículos en los carriles este-oeste y norte-sur viajen alternativamente, con cada paso. establecido en 45 segundos. El tiempo se puede configurar y modificar.

2. Cuando la luz verde cambia a roja, la luz amarilla debe estar encendida durante 5 segundos antes de cambiar de carril.

3. Cuando la luz amarilla está encendida, debe parpadear una vez. por segundo.

4. Además de las luces roja, amarilla y verde en las direcciones este-oeste y norte-sur, en la pantalla se muestra el tiempo en que cada luz está encendida (usando un método de cuenta regresiva).

Diagrama de bloques funcional general del verbo (abreviatura de verbo)

Figura 5 Diagrama de bloques funcional general del verbo

El diagrama de bloques principal del sistema de control de semáforo se muestra en la siguiente figura: Figura 5. Consiste principalmente en un circuito de cuenta regresiva, un convertidor de luz de señal y un segundo generador de señal de pulso. El segundo generador de señal de pulso es la fuente de señal de reloj estándar para el circuito de conteo regresivo y el circuito de control de luz amarilla intermitente en este sistema. El contador de cuenta regresiva genera dos conjuntos de señales de conducción T5 y T0, y la luz de señal es controlada por el convertidor de luz de señal. El circuito de conteo regresivo es la parte principal del sistema y controla el funcionamiento del convertidor de luz de señal.

Diagrama de circuito de seis unidades

6.1 Convertidor de luz de señal

Seleccione el flip-flop JK y configure el código de estado como: S0 = 00s 1 = 01 S2 = 11 S3 = 10, su salida es Q1 Q0 y su tabla de estado es:

Tabla 6-1 Tabla de relación de códigos de estado y luces de señal

Salida de estado secundario de estado actual

q 1n Q0n q 1n+1 Q0n+1 Ga Ya Ra Gb Yb Rb

0 0 0 1 1 0 0 0 0 1

0 1 1 1 0 1 0 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1 1 0 0

1 0 0 0 0 0 1 0 1 0

Figura 6.1 Luz de señal convertidor

6.2 Contador de cuenta regresiva

Debería haber una pantalla digital en la intersección como indicador de cuenta regresiva para permitir que las personas capten el tiempo de manera más intuitiva. Específicamente, cuando la luz verde en una determinada dirección está encendida, la pantalla se configura en un valor determinado y luego funciona en un modo de conteo que disminuye 1 por segundo hasta que los números se reducen a "5" y "0". luces verdes, amarillas y verdes en la intersección Cuando la luz roja cambia, el primer ciclo de trabajo finaliza y se ingresa al siguiente ciclo de trabajo en una determinada dirección. Durante el proceso de conteo regresivo, el contador también proporciona la señal de temporización de módulo 5 T5 y la señal de temporización de módulo 0 T0 al decodificador.

Mapa de Karnaugh cuando G=0:

BC 00 01 11 10

X 1 1 1

1 1 0 0

A 0

1

(1) La pantalla de cuenta regresiva utiliza un tubo digital de siete segmentos como pantalla y es impulsada por un contador para mostrar el valor de salida de el mostrador.

(2) El contador está diseñado utilizando el circuito integrado 74190. 74190 es un contador reversible síncrono decimal con función de configuración paralela asíncrona y función de retención. El 74190 no tiene una entrada de borrado dedicada, pero la función de borrado se puede implementar indirectamente utilizando los datos de salida de QA, QB, QC y QD.

Tabla 6-2 Tabla de estado 74190

CTENDIU CLK cargando QD

0 X X 0 X X X X A

BC

p>

D

0 1 posición 1 X X X contando atrás

0 0 posición 1 X X X contando hacia arriba

1 X X >

Actualmente dos Los chips 74190 están en cascada para formar un contador que puede realizar una cuenta regresiva arbitraria de 00 a 99. El chip 74190 sirve como un CLK de un solo dígito conectado al segundo generador de impulsos (frecuencia 1), y luego el chip 74190 emite los terminales QA y QD. están conectados a una puerta AND. Cuando el número de unidades cae a 0, si se resta 1, 9, QA y QD entre 0 (0000) y 9 (1001) cambiarán de 0 a 1 al mismo tiempo, QA y QD están conectados al extremo CLK de el dígito de las decenas. En este punto obtendrá el dígito de las decenas 74190. El método de conexión específico se muestra en la Figura 1:

Figura 6.2 Decodificador

La señal LD ​​está conectada por los ocho terminales de salida de dos chips con puertas OR, lo que determina si la la cuenta regresiva está configurada o cuenta. Cuando comienza el trabajo, LD es 0 y el contador está preestablecido. Después de configurar el número, LD se convierte en 1 y el contador comienza la cuenta regresiva. Cuando la cuenta regresiva disminuye a 00, LD vuelve a ser 0, el contador se preestablece nuevamente y luego vuelve a realizar la cuenta regresiva, y así sucesivamente.

Figura 6.3 Interruptor de control del tiempo de transmisión

(3) Función de número preestablecido (es decir, tiempo de conducción del vehículo): como se muestra en la Figura 6.3, los 8 interruptores están conectados respectivamente al controlador de 10 bits. Terminales D, C, B, A del chip 74190 y terminales D, C, B, A del chip 74190 de un solo dígito. Los números preestablecidos van del 6 al 98. Si el tiempo de transferencia se establece en 45 segundos, como se muestra en la Figura 2, A está conectado a 0, B está conectado a 1, C está conectado a 0, D está conectado a 0, E está conectado a 0, F está conectado a 1, y G está conectado a 0, H está conectado a 1. (Conectar la fuente de alimentación equivale a conectar 1 y colgarla equivale a conectar 0).

Figura 6.4 Contador de cuenta atrás

(4) Proporciona al decodificador la señal de temporización de módulo 5 T5 y la señal de temporización de módulo 0 T0: T0 indica que la cuenta atrás se reduce a "00" (es decir, luz verde El tiempo preestablecido, porque el contador se reinicia a 00), T0 = 1, en este momento T0 le da al decodificador una luz de señal de interruptor de pulso, la luz verde en una dirección está encendida y la luz roja está encendida en la otra dirección. El método de conexión es: utilice una puerta OR integrada de ocho entradas y una salida para conectar las ocho salidas de dos contadores 74190.

T5 indica cuando la cuenta atrás se reduce a "05". T5=1. En este momento, T5 le da un pulso al decodificador, lo que hace que la luz de señal cambie, la luz verde se vuelve amarilla y la luz roja permanece sin cambios. Conexión: Cuando el número disminuye a "05" (00000101), use una puerta NOR para conectar los terminales de salida QA, QB, QC y QD del contador de diez dígitos a los terminales de salida QB y QD del contador de un dígito. y luego use una puerta NAND para Esta puerta NOR está conectada a los terminales de salida QA y QC del contador de un bit. El método de conexión específico se muestra en la Figura 6.4.

Se requiere que la luz amarilla parpadee una vez por segundo. Un extremo de un pulso con una frecuencia de 1 está conectado al flip-flop JK que controla la señal de salida de la luz amarilla, y el otro extremo está conectado. a la luz amarilla.

Diagrama del circuito general

Figura 7 Diagrama del circuito general de los semáforos

Ocho tiempos de depuración (resultados de la implementación)

1. Según los requisitos de la pregunta, todo el sistema de control de semáforos requiere cuatro visualizaciones de tiempo y 12 semáforos. Pero dado que las cuatro pantallas de tiempo están controladas por el mismo contador de cuenta regresiva, en el proceso de diseño del circuito, para simplificar el circuito y hacer que el dibujo se vea más claro, solo conecté una pantalla de tiempo.

2. Haga clic en el botón de inicio para simular el sistema de control del semáforo. Por defecto, el tiempo de desconexión del circuito está establecido en 45 segundos. Cuando se enciende el interruptor, se enciende la luz verde en dirección este-oeste y los peatones y vehículos que viajan de este a oeste pueden pasar libremente. La luz roja en el carril norte-sur está encendida y está prohibido el tráfico de sur a norte. Cuando el indicador de tiempo disminuye de los 45 segundos preestablecidos a 1 por segundo a 5, la luz verde en el carril este-oeste cambia a una luz amarilla, la luz amarilla parpadea una vez por segundo y las otras luces permanecen sin cambios. Cuando se hace zoom a 1, después de 1 segundo, la pantalla cambia a los 45 segundos preestablecidos, la luz amarilla en el carril este-oeste cambia a luz roja; la luz roja en el carril norte-sur cambia a luz verde; Y así el ciclo continúa.

3. Modifique el tiempo de apertura a otros valores y luego simule (el rango de tiempo es de 6 a 98 segundos). El efecto es casi el mismo que el anterior.

La luz verde en el carril este-oeste está encendida, el tiempo cuenta regresivamente hasta 5, la luz se enciende una vez y luego se enciende nuevamente cuando llega a 0 segundos, el tiempo se restablece al valor predeterminado, y así sucesivamente.

Nueve Experiencias

Cuando comencé a dar preguntas, no sabía cómo hacerlo porque no sabía mucho sobre el diseño general del curso. No entiendo muy bien qué hacen muchos de los chips. Existe un software de simulación ewb. Nunca antes había tenido contacto con él, pero sólo empiezo a usarlo ahora cuando lo necesito. Sus funciones y botones no están claros.

A través del diseño de este curso, he fortalecido mi capacidad para hacer cosas, pensar y resolver problemas. Ahora que el diseño está completo, me siento mucho mejor. Aunque me tomó mucho tiempo, aprendí mucho. Cuando estaba diseñando el curso, leí el libro completo varias veces para mejorar mi comprensión del conocimiento. Muchos problemas que antes no entendía se resolvieron uno por uno. Durante el proceso de diseño del curso, pensé en muchos planes. Pensé en muchas formas diferentes de conectar el mismo problema (como la conexión del contador), comparé diferentes chips y finalmente utilicé el método anterior para conectarme. Desde el día que comencé el curso de diseño, he estado pensando en el mismo problema todos los días: cómo conectar el circuito, cómo hacerlo simple y cómo hacerlo más fácil de entender para los demás. Pero el tiempo pareció pasar muy rápido y me llevó varios días terminar de leerlo por completo.

Después del diseño de este curso, entiendo que debes tomarte en serio todo lo que haces, de lo contrario, dedicarás más tiempo a hacerlo bien. El diseño del curso es propicio para mejorar nuestra capacidad práctica y aplicar el conocimiento aprendido en los libros a la vida real. Al mismo tiempo, también enriquece nuestro tiempo libre y mejora nuestra capacidad para comprender el conocimiento.

Referencia

【1】Hu Daoyuan. LAN de computadora. Prensa de la Universidad Tsinghua de Beijing 2002.

[2]Jiang Guoqiang. Una guía práctica para los circuitos lógicos digitales modernos. Beijing: Electronic Industry Press, 2002.

Li Yida. Diseño e implementación de circuitos lógicos digitales. Prensa científica de Beijing 2004

[4]

Jiang Liping. Diseño de circuitos y sistemas lógicos digitales. Pekín: Electrónica.