交通信号灯的设计方法drwh.docx

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1、交通信号号灯控制制电路一、 设计任务务与要求求1 设计一个个十字路路口的交交通信号号灯控制制电路，要要求甲车车道和乙乙车道两两条交叉叉道路上上的车交交替运行行。2 要求黄灯灯先亮55秒，才才能变换换行车道道。3 黄灯亮时时，要求求每秒钟钟闪亮一一次。二、 实验设备备1 数字双踪踪示波器器2 74LSS00、774LSS20、774LSS74、774LSS1533、744LS1163、774LSS1388、NEE5555、发光光二极管管、电阻阻、电容容三、 实验原理理与实验验电路1 实验原理理简介实验电路路主要由由控制器器、定时时器、译译码器和和秒脉冲冲信号发发生器等等部分组组成。秒秒脉冲发发生

2、器是是该系统统中定时时器和控控制器的的标准时时钟信号号源，译译码器输输出组信号灯灯的控制制信号，经经驱动电电路后驱驱动信号号灯工作作，控制制器是系系统的主主要部分分，由它它控制定定时器和和译码器器的工作作。下面简要要介绍个个控制信信号的意意义：TL：表表示甲车车道或乙乙车道绿绿灯亮的的时间间间隔是225秒，即即两车道道正常通通行的时时间间隔隔。定时时器时间间到，TTL=11，否则则，TLL=0。TY：表表示黄灯灯亮的时时间间隔隔是5秒秒，定时时时间到到，TYY=1.，否则则，TYY=0。ST：表表示定时时器到了了规定的的时间后后，由控控制器发发出状态态转换信信号。由由他控制制定时器器开始下下个

3、工作作状态的的定时。AG=11：表示示甲车道道绿灯亮亮；BGG=1：乙车道道绿灯亮亮；AY=11：表示示甲车道道黄灯亮亮；BGG=1：乙车道道黄灯亮亮；AR=11：表示示甲车道道红灯亮亮；BRR=1：乙车道道红灯亮亮；假设交通通信号灯灯由四种种状态组组成：第一种状状态：甲甲车道绿绿灯亮，乙乙车道红红灯亮。表表示甲车车道的车车辆允许许通行，乙乙车道的的车辆禁禁止通行行。绿灯灯亮足够够时间间间隔TLL时，控控制器发发出状态态信号SST，转转到下一一个工作作状态。二种状态态：甲车车道黄灯灯亮，乙乙车道红红灯亮。表示甲车道上为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。黄灯亮足够

4、的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一个工作状态。三种状态态：甲车车道红灯灯亮，乙乙车道黄黄灯亮。表表示甲车车道禁止止通行，乙乙车道的的车辆可可以通过过。绿灯灯亮足够够规定时时间间隔隔时，控控制器发发出状态态转换信信号STT，转到到下一工工作状态态。四种状态态：甲车车道红灯灯来亮，乙乙车道黄黄灯亮。表表示甲车车道禁止止通行，乙乙车道未未过停车车线的车车辆停止止通行，已已过停车车线的车车辆继续续通行。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，系统又转换到第一种工作状态。通信号灯灯以上四四种工作作状态是是由控制制器进行行控制的的。设控控制器的的四种状状态编码码为00

5、0、011、111、100，分别别用S00、S11、S22、S33表示，则则控制器器的工作作状态即即功能表表如下所所示：控制状态态信号灯状状态车道运行行状态S0（000）甲绿，乙乙红甲车道通通行，乙乙车道禁禁止通行行S1（001）甲黄，乙乙红甲车道缓缓行，乙乙车道禁禁止通行行S2（111）甲红，乙乙绿甲车道禁禁止通行行，乙车车道通行行S2（110）甲红，乙乙黄甲车道禁禁止通行行，一车车道缓行行2各单单元电路路的设计计1）秒脉脉冲信号号的设计计：设计电路路图如下下，选用用LM5555CCM芯片片，只要要控制信信号发生生器的频频率、电电压以及及电阻乘乘以电容容的值RRC，在在5555芯片的的输出端

6、端（2端端）就能能得出周周期为一一秒的秒秒脉冲波波形，该该波形就就是系统统中定时时器和控控制器的的标准时时钟信号号源，由由他控制制定时器器和译码码器的工工作。 脉冲冲信号发发生器2）定时时器的设设计：定时器由由于系统统脉冲（由由时钟脉脉冲产生生器提供供）同步步的计数数器构成成，计数数器在状状态信号号ST作作用下，首首先清零零，然后后再时钟钟脉冲上上升沿作作用下，计计数器从从零开始始进行增增1计数数，向控控制器提提供模55的定时时信号TTY和模模25的的定时信信号TLL。计数器选选用集成成电路774LSS1633设计。774LSS1633是4位位二进制制同步计计数器，它它具有同同步清零零、同步步

7、置数的的功能。774LSS1633的功能能表如下下所示：输入输出CRLDDCTPPCTT CPP DDA DB DCC DDDQA QB QCC QQD00 0 0 001 0 A BB C DA B CC D1 1 1 1 计数1 1 0 计数1 1 0 计数74LSS的引脚脚排列图图如下所所示：定时器的的电路图图如下所所示：其中STT状态转转换信号号由控制制器发出出，STT状态转转换信号号经过一一个非门门后，分分别接到到两片774LSS1633的同步步置零端端（即图图中的CCLR端），两两片的输输入端（即即A、BB、C、DD端）分分别接地地，秒脉脉冲信号号发生器器的输出出秒脉冲冲信号分分别

8、接到到两片774LSS1633的CPP信号端端（即图图中的CCLK端端），当当控制器器发来的的ST信信号为11时，SST信号号经过非非门后变变为0，则则两片774LSS1633的输出出端输出出全为零零，TYY、TLL信号为为零，当当ST信信号变为为1后，开始计数，当TL、TY分别计时满25和5秒后，TL，TY信号送到控制器的输入端，由控制器控制定时器的计数。定时器电电路图定时器的的状态转转换表如如下所示示：STCP的顺顺序第一片774LSS1633D C B AA第二片774LSS1633D C BB ATYTL00123456789101112131415161718192021222324

9、0 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 0 0 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 00 0 00 10 0 00 10 0 00 10 0 00 10 0 00 10 0 00 10 0 00 10 0 00 10 0 00 10 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11

10、 1 1 01 1 1 10 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 000001000000000000000000000000110 0 00 0 0 0 0 00 03）控制制器的设设计：控制器是是交通管管理的的的核心，他他应该能能够按照照交通管管理规则则控制信信号灯工工作状态态的转换换来列出出状态转转换表。控制器要要用到的的芯片有有74LLS1553、774LSS74。其其中7441533为数据据选择器器，其功功能表如如下所示示： 输入输出 A1 A00Q1Q21 0 0 0 0 01C02C0 0 0 1

11、11C12C1 0 1 001C22C2 0 1 111C32C3状态转换换表如下下所示，选选用两个个D触发发器作为为时序寄寄存器产产生4种种状态，控控制器状状态转换换的条件件为TLL和TYY，当控控制器处处于 状状态时，如如果TLL=0，则则控制器器保持在在00状状态；否否则控制制器转换换到状态态。这两两种情况况与条件件与TYY无关，所所以用无无关项“X”表示。当当控制器器处于状状态时，如如果TYY=0，则则控制器器保持在在01状状态；否否则控制制器转换换到 状状态。这这两种状状态与TTL无关关，所以以用无关关最小项项“X”表示。其其他情况况以此类类推，同同时表中中还列出出了状态态转换信信号

12、STT。 控制制器状态态转换表表输入输出现态状态转换换条件次态状态转换换信号TL TTYST0 000 x0 0 000 001 x 0 1 110 11x 0 0 1 000 11x 1 1 1 111 110 x 1 1 001 111 x 1 0 111 00x 0 1 0 001 00x 1 0 0 11由状态转转换表可可以推出出状态方方程和转转换信号号方程，其其方法是是：将、 和STT为一的的项所对对应的输输入或状状态转换换条件变变量相与与，其中中“1”用原变变量表示示，“0”用反变变量表示示，然后后将各与与项相或或，即可可得到下下面的方方程：根据以上上方程，选选用数据据选择器器74

13、LLS1553来实实现每个个D触发发器的输输入函数数，将触触发器的的现态值值加到774LSS1533的数据据选择器器输入端端作为控控制信号号，即可可实现控控制器的的功能。控控制器的的逻辑图图如下图图所示，根根据状态态方程，第一片74LS153的输入端依次分别为1、TY、TY、0和TL、0、1、TL，输出分别接到D触发器的输入端，D触发器的输出端分别为Q1、Q0。Q1、Q0即为译码器的的信号输入端。根据信号转换方程可知：第二片数据选择器的输入端分别为TL、TY、TY、TL，输出端即为控制定时器电路的ST信号。 控制器器的逻辑辑图4）译码码器的设设计译码器的的主要任任务是将将控制器器的输出出Q1、

14、Q0的44种工作作状态，译译码成甲甲、乙两两车道上上6个信信号灯的的控制状状态。控控制器的的状态编编码与信信号灯控控制器之之间的关关系如下下表所示示： 控控制器状状态编码码与信号号灯关系系表状态Y0 Y11 Y2 YY3AG AYY ARRBG BYY BRR00（SS0）0 1 1 11 00 0 0 0 101（SS1） 1 00 11 1 0 1 0 0 0 111（SS2） 1 11 11 0 0 0 1 1 0 010（SS3） 1 11 00 10 00 1 0 1 0由以上关关系表就就可以写写出AGG、AYY、ARR、BGG、BYY、BRR的逻辑辑表达式式，逻辑辑表达式式如下所所

15、示：控制器逻逻辑图中中的Q00、Q221入译译码器中中的744LS1138的的A、BB输入端端，根据据以上译译码器的的逻辑输输出方程程，用774LSS1388、744LS000、774LSS20就就可以连连出译码码器的电电路图。译译码器的的电路图图如下所所示： 译码器器的电路路图在输出端端AG、YYA、GGB、BBR、BBY、BBR分别别接上信信号指示示灯，将将秒脉冲冲信号发发生器、定定时器、控控制器、和和译码器器按顺序序接上，就就可以实实现交通通信号灯灯的功能能。四、 讨论能否用异异步清零零的计数数器744LS1161来来代替电电路中的的74LLS1663？ 不行，因因为器由由于系统统脉冲（由由时钟脉脉冲产生生器提供供）同步步的计数数器构成成，时钟钟脉冲上上升沿一一到，计计数器就就清零，然然后再时时钟脉冲冲上升沿沿作用下下，计数数器从零零开始进进行增11计数，向向控制器器提供模模5的定定时信号号TY和和模255的定时时信号TTL。而而异步清清零的计计数器774LSS1611的清零零信号一一到，无无论时钟钟脉冲信信号是什什么状态态，744LS1161都都要清零零。所以以如果选选用744LS1161的的话，输输出端就就不能的的到严格格的时间间间隔信信号。