交通灯控制电路.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流交通灯控制电路.精品文档. 交通灯控制电路学 校：*学 院：* 班 级：*姓 名：* 学 号：*指导老师：*目 录 第一章：设计任务书 第二章：设计任务分析与方案选择 第三章：电路设计 第四章：使用操作说明 第五章：总结与展望 第六章：参考文献 第七章：附录第一章：设计任务书随着社会的飞速发展，城市交通问题日益凸显严重，尤其在城市街道的十字叉路口，频繁发生交通问题，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条街上都有一组红、黄、绿交通信号灯。其中红灯亮，表示道路禁止通行；黄灯亮表示该道路上未过停车线的车辆禁止通行，已经过停车线的的车辆继续通行；绿灯

2、亮表示道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口的红、黄、绿交通灯。交通灯通过的状态转换，指挥车辆行人通行，保证车辆行人的安全，实现十字路口交通管理自动化。第二章：设计任务分析与方案选择一、设计题目：交通灯控制电路二、学习要求 1复习数字系统设计基础。 2复习多路数据选择器、计数器的工作原理。 3根据交通灯控制系统框图，画出完整的电路图。三、设计要求：1设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒； 2要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；3. 时钟指示灯每秒亮一次；4. 发生特殊情况时，执勤人员能发出特殊的请求信号，管理器应响应上

3、述请求，指挥有关道路的红灯点亮，禁止该道路的车辆通行，特殊情况过后应能恢复常态；5. 计出交通灯控制电路逻辑图。四、系统原理框图 图1. 交通灯控制系统的原理框图第三章：电路设计一、 单元电路的设计（1）秒脉冲发生器 秒脉冲发生器由NE555电路及外围电路组成，其中R6,C2的电阻电容值决定了脉冲宽度。图3 秒脉冲发生器原理图如图3所示，R6、C2组成一个串联RC充放电电路，在NE555的7脚上输出一个方波信号，C2上得到一个三角波。此三角波送到NE555的2脚输入端。由NE555内部的比较器和门电路共同作用，维持7脚上的方波信号和3脚上的输出方波。(2)控制器 控制器是交通管理的核心，它应该

4、能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表9_3所示。选用两个D触发器FF1、FF0做为时序寄存器产生4种状态，控制器状态转换的条件为TL和Ty，当控制器处于Q1nQ0n=00状态时，如果TL=0，则控制器保持在OO状态；如果TL=1，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1=01状态。这两种情况与条件Ty无关，所以用无关项“”表示。其余情况依次类推，同时表中还列出表9_3 控制器状态转换表输 入输 出现 态状态转换条件 次 态状态转换信号Q1n Q0n TL TY Q1n+1 Q0n+1STO 00 O0 1O l1 l1 l1 O1 OO l 0 1

5、0 1 0 lO OO 1O 1l l1 1l 01 00 0O1Ol010l图9_5 控制器逻辑图 根据表9_3，可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：将Q1n+1 、Q0n+1和ST为 l的项所对应的输入或状态转换条件变量相与，其中“l”用原变量表示，“0”用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：根据以上方程，选用数据选择器74LSl53来实现每个D触发器的输入函数，将触发器的现态值(Q1n、Q0n)加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号，即可实现控制器的功能。控制器的逻辑图如图9_5所示。图中R、C构成上电复位电路。 (3)定时器 定时器由与系统秒脉冲(由时钟脉冲

6、产生器提供)同步的计数器构成，要求计数器在状态转换信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号Ty和模25的定时信号TL 。 图9_3 74LSl63的外引线排列图计数器选用集成电路74LSl63进行设计较简便。74LSl63是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。74LSl63的外引线排列图如图9_3所示，其功能表如表9_2所示。图中，是低电平有效的同步清零输入端，是低电平有效的同步并行置数控制端，CTp、CTT是计数控制端，CO是进位输出端，D0D3是并行数据输入端，Q0Q3是数据输出端。由两片74LSl63级

7、联组成的定时器电路如图9_4所示。表9_2 74ISl63功能表输 入 输 出 CTp CTT CP D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q30 1 O d0 d1 d2 d31 1 1 1 1 1 0 1 l O O 0 O Od0 d1 d2 d3计 数保 持保 持图9_4 定时器电路图其工作原理为：由秒脉冲发生器产生的秒脉冲CP分别送给两个74LS163的清零端2处。如图所示：输入端3.4.5.6分别接地.。U1的7和10与U2的15相连。.即：只有当时15处产生一个高电平脉冲时才能触发U1中的14产生脉冲同时和U3A中的2下作用产生脉冲。74LS00在ST中12.13共同作用下将信

8、号11分别送给U1和U2的SR。可以得到TY和TY非是秒脉冲的4倍；TL和TL非的结果是秒脉冲的24倍。 (4)译码器译码器的主要任务是将控制器的输出Q1、Qo的4种工作状态，翻译成甲、乙车道上6个信号灯的工作状态。控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如表9_4所示。表9_4 控制器状态编码与信号灯关系表状态AG AY ARBG BY BR000l11101 O 0O l OO O lO O l0 O 1O 0 1l O 00 l O第四章：使用操作说明交通灯控制系统的原理框图如图1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标

9、准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。图中， TL：表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL= 0。 Ty：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，Ty=1，否则，Ty=O。 ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下一个工作状态的定时。交通灯控制系统的工作过程如下： (1)甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到

10、下一工作状态。 (2)甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定的时间间隔Ty时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。 (3)甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行。绿灯亮足规定的时间间隔TL，时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。 (4)甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔Ty时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第(1)种工作状态。 交通灯以上4种工作状态的转换

11、是由控制器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、10、11，并分别用S0、S1、S2、S3表示，则控制器的工作状态及其功能如表1所示。 控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：AG=1：甲车道绿灯亮； BG=1：乙车道绿灯亮；AY=l：甲车道黄灯亮； BY=1：乙车道黄灯亮； AR=1：甲车道红灯亮； BR=1：乙车道红灯亮；表1 控制器工作状态及功能表控制状态信号灯状态车道运行状态S0（00）甲绿乙红 甲车道通行，乙车道禁止通行S1（01） 甲黄乙红 甲车道缓行，乙车道禁止通行S3（11）甲红、乙绿甲车道禁止通行，乙

12、车道通行S2（10）甲红、乙黄甲车道禁止通行，乙车道缓行AG=1甲车道绿灯亮BG=1乙车道绿灯亮AY=1甲车道黄灯亮BY=1乙车道黄灯亮AR=1甲车道红灯亮BY=1乙车道红灯亮 第五章：总结与展望 通过两周不断的查找资料的过程让我积累了很多实际操作经验，已初步掌握了数电的应用技术，以及数字电路的知识和有关器件的应用。我深刻地体会到数字电子技术对当代社会发展的重要作用。 经过这次课程设计，我学到很多东西。社会的不断发展电子产品 实践使我认识到我现在所学的知识还远远不够，在实际操作应用中有些问题还不能解决，所以我要在今后的学习中更加努力，学好自己的专业知识以充实自己，来适应日新月异的现代社会。在这

13、次课程设计中，我学会了如何利用网络资源,学会了怎么看电路图,读电路图,这些都使我受益匪浅，并为我以后的学习和工作积累了丰富的经验。有些方面的内容还有些欠缺，以自己当前的水平还不能够完成设计的要求，不过以后有机会的话，一定会不断的完善本实验。第六章：参考文献电子技术基础（数字部分）康华光主编 华中理工大学电子学教研室电子技术基础（模拟部分）康华光主编 华中理工大学电子学教研室现代电子技术实践课程指导谢云 易波主编 机械工业出版社电子技术试验与课程设计 毕满清主编 机械工业出版社第七章：附录一、总的电器原理图交通灯控制电路的总逻辑图（图2）：二、元器件清单元件名型号数量集成电路74LS741个74LS002个74LS1632个74LS1532个74LS043个74LS1381个NE5551个电阻51k1个47k1个5.6k1个2007个5.1k1个电容10 uF2个01uF2个发光二极管红色3个黄色2个绿色2个三极管3DG1个导线若干