交通信号灯报告031136.pdf

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1、欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-1-课程设计说明书 题目：智能交通灯控制器（B）学生姓名：张瑶 学 号：201006010105 院 （系）：电信学院（自动化系）专 业：电气工程及其自动化 指导教师：张俊涛 2012 年 12 月 18 日 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-2-前言 红绿交通灯自动控制系统在城市十字（或丁字）路口有着广泛的应用。随着社会的进步，人们生活水平的提高，私家车数量会不断增加，对城市交通带来前所为有的压力。道路建设也将随之发展，错综复杂

2、的道路将不断增多。为维持稳定的交通秩序，红绿灯自动控制系统将得到更为广泛的应用。本设计应用基本数字电路知识，采用LED 灯作红、绿、黄三交通灯，用七段数码管作同步计时显示。实现两方向通行时间不相等的控制并配有计时。欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-3-目录 1设计任务及主要技术指标和要求.-4-1.1 设计任务和要求：.-4-1.2 工作流程：.-4-1.3 应满足的工作时序：.-4-2.总体设计方案.-5-2.1 设计思路：.-5-2.2 总体设计方案和原理框图：.-5-3.单元电路设计.-6-3.1 秒脉冲电路.-6-3.2

3、 数码管显示电路.-7-3.3 译码显示电路.-8-3.4 交通信号灯电路.-9-4原理总图.-9-5元器件清单.-10-6调试.-11-7.心得体会.-11-8参考文献.-13-欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-4-交通信号灯控制器设计 摘要：分析交通信号灯控制系统应用要求及设计原理，设计出能够满座实际应用要求的交通信号灯控制器。通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计,提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化.因此，在本次课程设

4、计里，将以传统的设计方法为基础来实现设计交通控制信号灯。关键词：控制、计数、译码、显示、时钟信号。1设计任务及主要技术指标和要求 1.1 设计任务和要求：（1）设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则停止行驶（给行驶中的车辆有时间停在禁行线以外）。（2）主干道每次放行45 秒，支干道每次放行25 秒，设立45 秒、25 秒计时、显示电路。（3）在每次由绿灯亮转换到红灯亮的过程中，要亮5 秒钟的黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线以外，设立5 秒钟的计时及显示电路。1.2 工作流程：主

5、支干道都有车：主道方向绿灯亮，支道方向红灯亮；主道方向黄灯亮，支道方向红灯亮；主道方向红灯亮，支道方向绿灯亮；主道方向红灯亮，支道方向黄灯亮。主干道有车，支干道没车主干道没车，支干道没车：主道方向绿灯亮，支道方向红灯亮；主道方向绿灯亮，直到支道有车。主干道没车，只干道有车：主道方向红灯亮，支道方向路灯亮，直到主道有车。1.3 应满足的工作时序：交替通车时，本系统应满足两个工作时序，即主干道方向亮红灯时间（30 秒）应等于支道方向亮黄灯（5 秒）和绿灯（25 秒）时间之和，支道方向亮红灯时间（50 秒）应等于主道方向亮黄（5 秒）、绿灯（45 秒）时间之和。一次循环为1 秒，其中红灯亮的时间是绿

6、灯、黄灯亮的时间之和。欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-5-2.总体设计方案 2.1 设计思路：系统中要求有45 秒，25 秒和5 秒的三种定时信号，设计三种相应的计时显示器电路。计时顺序用顺计时。定时的起始信号由主控电路给出，定时时间结束的信号也输入主控电路，并通过主控电路去开启和关闭种交通灯或启动另一种计时电路。系统要求定时显示电路的输入信号为秒脉冲信号，设计一个可以实现秒脉冲输出的时基电路。主控电路是整个电路的核心，它的输入信号来自45 秒，25 秒，5 秒三个定时信号。主控电路可以控制各种交通灯的开启和关闭，并反馈信号给

7、计时电路，触发与亮着的信号灯相应的定时电路，使其顺时显示相应时间。2.2 总体设计方案和原理框图：交通灯控制电路是由定时器、控制器、译码器组成的电路，实际交通灯的信号交换是由传感器发生信号实现的。在课程设计中，用数据开关表示传感器的信号。交通灯的系统控制框图如图1 所示。主道 支道 红 黄 绿 红 黄 绿 译码驱动电路 主控电路 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-6-图 1 交通信号灯控制器的总原理框图。3.单元电路设计 3.1 秒脉冲电路 脉冲发生器是由555 定时器构成的多谐振荡器，因为控制系统是以秒作为单位，所以用秒脉冲发

8、生器，且其对信号的精度要求不高，这里选用555 定时器来构成。555 定时器组成的秒脉冲CP1 的周期为：T 0.7(R1+2*R2)*C,若 T=1s，令C=10uF,R1=47k,R2=47k。根据计算结果，脉冲发生器设计如下图：它向计数电路提供的秒计时CP 脉冲。R147kR247kC110uFC210nFVCC5VVCC1230U5LM555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2 45 秒定时、显示 25 秒定时、显示 5 秒定时、显示 时基电路 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-7-图 5

9、 多谐振荡器原理图 3.2 数码管显示电路 显示电路作为定时控制器。秒信号发生器用于产生整个定时系统的时基脉冲，通过74hc190 计数器对秒脉冲进行加计数，以达到显示每一种工作状态的持续时间。当主干道红灯亮时，信号给计数器，使其开始计数。数码管显示电路由BCD 七段译码管、CD4511、74hc190 组成。74hc190 芯片如图4 所示，CLR 为异步清零端，LD 为置数控制端，P 和T 使能端，CP 为时钟输入端，ABCD 为并行置数输入端，QAQBQCQD 为输出端，功能表如图5 所示。图 6 CLK CLR LD EP ET 工作状态 0 置零 1 0 预置数 1 1 0 1 保持

10、 1 1 0 保持（但C=0）1 1 1 1 计数 表 1 74hc190 功能表 由此可得，数码管显示电路电路如图6 所示：欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-8-图 7 数码显示电路 3.3 译码显示电路 交通信号灯采用红、黄、绿三种颜色的发光二极管，共阳极接法，并联入保护电阻，避免电流过大对二级管造成损坏。译码器采用实验室最常用的74LS138 三线八线译码器。表 2 74LS138 真值表 显示电路：欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-9-图 9 译码显示电路

11、 3.4 交通信号灯电路 交通信号灯采用红、黄、绿三种颜色的发光二极管，共阳极接法，并连接高电平时分别接入保护电阻，避免电流过大时二极管造成损坏，信号输入分别接译码管和门电路。如图11 图 11 交通信号灯电路 4原理总图 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-10-图 12 原理总图 5元器件清单 序号 名称 规格 数量 1 电解电容 10uF 1 2 瓷片电容 10nF 1 3 电阻 430 6 4 电阻 510 35 5 电阻 47k 2 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优

12、质的文档！-11-6 555 1 7 74hc190 5 8 CD4511 5 9 共阴极数码显示管 5 10 74LS00 1 11 74LS04 1 12 74LS08 2 15 74LS138 1 6调试 本设计的巧妙之处就在于能够分级调试，首先调试555 产生的秒信号，再对其分频信号进行分析，观察是否够得到我们所需要的1.1 秒信号。调试74hc190 观察是否能够达到我们的要求即实现10 进制计数。观察74LS138 级联的输入与输出是否与真值表一致。最后看各基本门电路组成的分析电路是否能达到预期的目的。显示部分也是这样，分级检测，如果每一个小环节都能正常工作我们就可以把它们都连接起

13、来，观察两个大的部分能否各自正常工作，即灯的控制是否和预期一致，显示能否正常进行。最后校对两部分，即灯与计时，观察其是否能达到同步，并用基准秒表进行测试看时间是否有误差。7.心得体会 根据老师给出的题目我们选择题目，查找资料，设计方案，进行方案论证，选择方案，系统设计，基本电路设计，电路焊接及调试，在规定的时间内完成了作品，并完成设计报告。开始拿到题目的时候，还不知道怎么做，因为自己对所学的知识还没有真正的去运用过，欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-12-对输电中所涉及很多芯片的功能还不是很清楚，还有Multisim 仿真软件，

14、以前从来没有接触过，它的用法还不是很清楚。所以开始的时候我必须花了大量的时间去了了解这些器件的功能，去实验室验证这些器件的功能。还花了时间去专门学习了Multisim 软件。在课程设计的过程中，我们想了很多种方案，对同一个问题反复论证，运用不同的芯片进行了比较，最后还是采取了上面的方法进行连接。在连接过程中，经常会遇到一些问题，比如接错线，无意中删除了一些线等，是自己还不够细心。这次课程设计之后，我明白了做任何事情都要认真仔细，不然会事倍功半。课程设计有利于提高我们的动手能力，能使我们将理论与实际相结合。增强了我们对知识的运用。同时也使我意识到一个良好的设计思路，是电路的生命。宁愿在思路设计上

15、多花时间，因为良好设计思路恰恰给后期制作成功的保障，更能节省时间。同样在制作过程中，马虎不得，粗心不得，一步一步来。课设要求我们充分地运用知识，所以要充分利用网上的资料，图书馆的资源，以及一切可以利用的资源，来添补我们知识上的盲区，使我们的知识更系统化，完善化。通过这次设计活动，使我们更加深刻地理解了以前学过的知识，对以前的几门课程起到了复习与加深的作用，提高了我们分析问题解决问题的能力，以及动手实践的能力。欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！-13-8参考文献 1 阎石，数字电子技术基础（第五版），高等教育出版社，2005 2宁铎，电子技术课程设计（第一版）陕西人民出版社，2002 年 3许小军，电子技术实验与课程设计指导（数字电路分册）（第一版）东南大学出版社，2005 年 4曹国清 张桂花 毕文艳，数字电路实验（第一版）中国矿业大学出版社，1990 年 5蒋汉荣，数字电路技术与逻辑设计（第一版）清华大学出版社，北京交通大学出版社，2008 年