El contenido específico es el siguiente:
Un tema de diseño
Tema: Diseño del circuito de control de semáforos
Dos propósitos de diseño
Capacite a los estudiantes para que apliquen de manera integral los conocimientos básicos de "Lógica Digital" que han aprendido, utilicen la tecnología de simulación por computadora EWB, diseñen de forma independiente y completa circuitos electrónicos con ciertas funciones y tengan habilidades integrales como simulación y depuración. La versión de software utilizada en esta simulación por computadora es EWB Versión 5.0c
Tres contenidos de diseño
Existe una intersección Para facilitar el paso, diseñamos un semáforo para esta. sistema.
Cuatro requisitos de diseño
1. Diseñe un circuito de control de semáforo en una intersección, que requiera que los vehículos en el carril este-oeste y el carril norte-sur circulen alternativamente. a 45 segundos. La hora se puede configurar y modificar.
2. Cuando la luz verde se vuelve roja, se requiere que la luz amarilla esté encendida durante 5 segundos antes de cambiar de carril.
3. Cuando la luz amarilla está encendida, es; necesario que parpadee una vez por segundo.
4. Además de los indicadores de luz roja, amarilla y verde para los carriles este-oeste y norte-sur, el tiempo en que cada luz está encendida se muestra en el monitor (usando un método de cuenta regresiva) .
Cinco diagrama de bloques funcionales generales
Figura 5 Diagrama de bloques funcionales generales
El diagrama de bloques principal del sistema de control de semáforo se muestra en la Figura 5. Consiste principalmente en un circuito de conteo regresivo, 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 de cuenta regresiva y el circuito de control de luz amarilla intermitente en el sistema. El contador de cuenta regresiva genera dos conjuntos de señales de accionamiento T5 y T0, que están controladas por el convertidor de luz de señal. El circuito de conteo de cuenta regresiva es el componente principal del sistema, que 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=00 S1=01 S2= 11 S3 =10, su salida es Q1 Q0, entonces su tabla de estados es:
Tabla 6-1 Relación entre códigos de estado y luces de señalización
Estado actual y salida de estado secundario
Q1n Q0n Q1n+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 Convertidor de luz de señal
6.2 Contador de cuenta regresiva
Debería haber una pantalla digital en la intersección como recordatorio de cuenta regresiva para que las personas puedan captar el tiempo de manera más intuitiva. Específicamente: cuando la luz verde en una dirección determinada esté encendida, configure la pantalla en un valor determinado, luego cuente 1 por segundo hasta que el número se reduzca a "5" y "0", y las luces verde, amarilla y roja en el cambio de intersección finaliza un ciclo de trabajo y se ingresa el siguiente ciclo de trabajo en una dirección determinada. Durante el proceso de cuenta atrás, el contador también proporciona la señal de temporización de módulo 5 T5 y la señal de temporización de módulo 0 T0 al decodificador.
Crea el 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, que es impulsado por un contador y muestra el valor de salida del contador.
(2) El contador está diseñado utilizando el circuito integrado 74190. 74190 es un contador reversible síncrono decimal, que tiene función de configuración paralela asíncrona y función de retención. El 74190 no tiene un terminal de entrada de borrado dedicado, pero la función de borrado se puede lograr indirectamente con la ayuda de los datos de salida de QA, QB, QC y QD.
Tabla 6-2 Tabla de estado 74190
CTEN D/U CLK LOAD A B C D QA QB QC QD
0 X X 0 X X X X A
B C
D
0 1 POS 1 X X X X Cuenta regresiva
0 0 POS 1 X X X Qd0
Ahora se seleccionan dos chips 74190 para se conectará en cascada a un contador que cuenta regresivamente hasta 00 desde un tiempo establecido arbitrariamente de 00 a 99. Entre ellos, el CLK del chip 74190 de un solo dígito está conectado al segundo generador de pulsos (la frecuencia es 1), luego conecte QA y QD en el extremo de salida del chip 74190 de un solo dígito con una puerta AND, y luego conéctelo al extremo CLK del chip 74190 de decenas de dígitos. Cuando el dígito se reduce a 0, reste 1 y se convertirá en 9. QA y QD entre 0 (0000) y 9 (1001) cambian de 0 a 1 al mismo tiempo. Sume la suma de QA y QD al. lugar de las decenas. En este momento, el extremo CLK del número le dará al chip 74190 del dígito de las decenas un número de pulso menos 1, que es equivalente a un bit de préstamo. El método de conexión específico se muestra en la Figura 1:
Figura 6.2 Decodificador
La señal LD se conecta mediante una puerta OR desde los 8 terminales de salida de los dos chips para determinar si la cuenta regresiva es contar o contar. Cuando comienza el trabajo, LD es 0 y el contador está preestablecido. Después de configurar el número, LD cambia a 1 y el contador comienza la cuenta regresiva. Cuando la cuenta regresiva llega a 00, LD cambia a 0 nuevamente, el contador se preestablece nuevamente y luego vuelve a realizar la cuenta regresiva y el ciclo continúa.
Figura 6.3 Interruptor de control de tiempo de tráfico
(3) Función de número preestablecido (es decir, tiempo de tráfico de vehículos): Como se muestra en la Figura 6.3, los 8 interruptores están conectados al dígito de las decenas 74190. Terminales D, C, B y A del chip y terminales D, C, B y A del chip 74190 de un solo dígito. El rango de números preestablecidos es 6~98. Si el tiempo de paso se establece en 45 segundos, al igual que la conexión 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 es conectado a 1, G está conectado a 0 y H está conectado a 1. (Conectar la fuente de alimentación equivale a conectar a 1, dejarla flotante equivale a conectar a 0)
Figura 6.4 Contador de cuenta regresiva
(4) Proporcionar la señal de temporización de módulo 5 T5 y módulo 0 a la señal de temporización T0: T0 indica que la cuenta atrás se reduce al número "00" (es decir, el tiempo preestablecido de la luz verde, porque cuando llega a 00, el contador se pone a cero), T0=. 1, en este momento T0 le da un pulso al decodificador, lo que hace que se encienda la luz de señal. La luz verde en una dirección está encendida y la luz roja en la otra dirección está encendida. El método de conexión es: conectar los ocho terminales de salida de dos contadores 74190 con una puerta OR integrada de ocho entradas y una salida.
T5 significa cuando la cuenta atrás llega al número "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. El método de conexión es: cuando el número se reduce a "05" (0000 0101), conecte los terminales de salida QA, QB, QC, QD del contador de decenas y los terminales de salida QB y QD del contador de unidades con una puerta NOR. Luego conecte esta puerta NOR con los terminales de salida QA y QC del contador de unidades usando una puerta NAND. 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.
Siete diagramas de circuitos generales
Figura 7 Diagrama de circuitos generales del semáforo
Ocho depuraciones (resultados de la implementación)
1. Según Los requisitos del tema, todo el sistema de control de semáforos debe tener 4 visualizaciones de tiempo y 12 semáforos. Pero como 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. El circuito tiene un tiempo de apertura de tráfico predeterminado de 45 segundos. Después de encender el interruptor, la luz verde de este a oeste se encenderá y. los peatones "que van de este a oeste" Los vehículos pueden pasar libremente; las luces rojas en los carriles norte-sur están encendidas y los vehículos que viajan de sur a norte tienen prohibido pasar.
La visualización del tiempo disminuye en 1 por segundo desde los 45 segundos preestablecidos. Cuando llega 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 el número se reduce a 1, la pantalla cambiará al valor preestablecido 45 segundos después de 1 segundo. Las luces amarillas en los carriles este-oeste cambiarán a luces rojas y las luces rojas en los carriles norte-sur cambiarán a luces verdes; . Y así el ciclo continúa.
3. Modifique el tiempo de apertura del tráfico a otros valores y luego realice la simulación (el rango de tiempo es de 6 a 98 segundos). El efecto es similar a la luz verde de este a oeste. El carril está activado, el tiempo cuenta regresivamente hasta 5, los faros se encienden una vez y luego se convierte nuevamente cuando llega a 0 segundos, y el tiempo se restablece al valor preestablecido, y así sucesivamente.
Nueve ideas
Cuando recibí las preguntas por primera vez, no sabía cómo hacerlo porque no era muy bueno en el diseño general de este curso. No sé mucho sobre las funciones de muchos chips. Ninguno de ellos es muy claro. También está el software de simulación ewb. Nunca antes había estado en contacto con él. Solo comencé a usarlo cuando lo necesitaba. no está claro.
A través del diseño de este curso, he fortalecido mis habilidades prácticas, de pensamiento y de resolución de problemas. Ahora que el diseño está terminado, me siento mejor. Aunque me tomó mucho tiempo. Aprendí mucho al diseñar el curso, escribí el libro completo. Después de leerlo varias veces, mejoré mi comprensión del conocimiento. Muchos problemas que antes no entendía bien se han resuelto uno por uno. Pensé en muchas soluciones para el mismo problema (como los métodos de conexión), pensé en muchos métodos de conexión diferentes, utilicé diferentes chips para comparar y finalmente adopté el método anterior para conectarme desde el día en que comencé a hacer el curso. diseño, pensé en la misma pregunta todos los días: ¿Cómo puedo hacer que el circuito sea más simple y fácil de entender para los demás? Pero el tiempo parece pasar muy rápido. Me tomó varios días completarlo. Después de terminarlo, sentí un sentimiento indescriptible en mi corazón. Estoy feliz.
Después del diseño de este curso, entiendo que hay que ser serio y cuidadoso en todo lo que haces, de lo contrario, gastarás. más tiempo para hacerlo bien. El diseño del curso es propicio para mejorar nuestra capacidad práctica y podemos aplicar el conocimiento del libro que hemos aprendido a la vida real. Al mismo tiempo, también enriquece nuestro tiempo libre y mejora nuestra comprensión del conocimiento. p>
Referencias
[1] Hu Daoyuan. Red de área local informática. Beijing: Tsinghua University Press, 2002
[2] Guía de ejercicios de circuitos lógicos digitales modernos. Beijing: Electronic Industry Press, 2002
〔3〕 Li Yida. Diseño e implementación de circuitos lógicos digitales Beijing: Science Press, 2004
〔4〕
Espero que pueda resultarle útil.