交通信号灯毕设论文(优秀)

XX大学毕业设计题目：指导教师：职称：学生姓名：学号：专业：院（系）：完成时间：年月日-交通信号灯控制逻辑电路设计与实现-I摘要：关键词：Abstract：Keywords：目录1前言...................................................................-1-1.1背景介绍...................................................................................................................................-1-1.2研究意义...................................................................................................................................-1-1.3设计要求...................................................................................................................................-2-2基本原理...............................................................-3-2.1设计思路...................................................................................................................................-3-2.2时钟信号产生电路...................................................................................................................-4-2.3数字显示电路...........................................................................................................................-7-2.4信号灯电路.............................................................................................................................-11-2.5手动与自动电路.....................................................................................................................-14-2.6原理图.....................................................................................................................................-15-3制作与实现............................................................-16-3.1电路调试................................................................................................................................-16-3.2电路板制作.............................................................................................................................-17-3.3PROTEL99SE..............................................................................................................................-20-致谢...................................................................-28-参考文献................................................................-28--交通信号灯控制逻辑电路设计与实现--1-1前言1.1背景介绍自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。为此，笔者进行了深入的研究，以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后。道路拥挤、阻塞现象及交通事故常有发生。因此，如何设计出功能强大、性能可靠，同时成本又相对低廉的交通灯控制系统，将是此领域需要研究的重要课题。本系统结构简单，操作方便，可现场控制，是一个智能交通信号灯的控制器，能够实现红绿灯的自动指挥，疏通车流。1.2研究意义随着当前社会经济的飞速发展，人们的生活节奏不断加快，城市交通问题越来越引起人们的广泛关注。如何有效的减少道路拥堵，协调人、车之间的关系，是交通部门日常工作中面临的关键问题。而交通灯控制系统在其中的重要性是不言而喻的，它用于交通信号控制和交通疏导，是现代化交通控制系统中的重要组成部分。国内外的交通灯实现方式大致分为纯硬件和软硬件结合的方式，前者主要是由基本的数字电路组成，而软硬件结合的方式主要由FPGA、ARM、单片机等可编程芯片来实现。如今的交通灯控制系统不仅朝着集成化、智能化和人性化的方向发展，并越来越注重新能源的利用。-2-1.3设计要求1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向车道和南北方向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28秒。时间可设置修改。2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮4秒钟，才能变换运行车道。3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）。5、手动和自动两种工作方式。1.4论文章节安排第一章是前言，介绍研究的背景及意义和设计要求。第二章介绍原理，包括各部分的原理图。第三章主要介绍调试和制版过程以及Protel99SE的使用方法。-3-2.基本原理2.1设计思路本设计的交通灯控制系统主要采用数字电路组成。把555定时器产生秒脉冲信号，经分频后送给扭环形计数器，扭环形计数器产生的信号经数字电路生成控制信号，控制信号灯的亮灭。同时，用控制信号和秒脉冲信号通过计数器和译码器控制数码管，产生倒计时数。其中扭环形计数器由74LS164芯片构成，分频器采用两个74LS74（D触发器）组成。计数器是两个74LS192级连成的两位十进制异置数可逆计数器，东西方向与南北方向各一个。主要有以下四种状态：状态1：东西方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行。状态2：东西方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；状态3：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；状态4：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；交通信号灯控制逻辑电路原理框图见图2.1，交通灯能工作时序图见图2.2图2.1交通信号灯控制逻辑电路原理框图-4-图2.2交通灯能工作时序图电路共分为以下4个部分：1、时钟信号产生电路，2、数字显示电路，3、信号灯电路，4、手动与自动电路2.2时钟信号产生电路时钟信号产生电路由555定时电路与74LS74组成。555电路产生秒脉冲激励然后经74LS74分频成4Hz脉冲信号。其中电位器可以改变脉冲宽度。时钟信号产生电路见图2.3。图2.3时钟信号产生电路555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、-5-CMOS或者模拟电路电平兼容。555是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。目前，流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。两个比较器C1和C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。此外还有输出级和放电管，输出级的驱动电流可达200mA。比较器C1和C2的参考电压分别为UA和UB，根据C1和C2的另一个输入端——触发输入和阈值输入，可判断出RS触发器的输出状态。当复位端为低电平时，RS触发器被强制复位。若无需复位操作，复位端应接高电平。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.4所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。图2.4555内部结构图555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比-6-较器A1的反相输入端的电压为2VCC/3，A2的同相输入端的电压为VCC/3。若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器A2的输出为1，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5K电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器A1的同相输入和低电平比较器A2的反相器、、输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VCC。A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平2/3VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC进，触发器复位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。555定时器RD是复位端（4脚），当RD=0,55