基于数字电路的交通灯控制电路课题设计

1交通灯的控制电路设计专业：电子信息工程学号：200602020101姓名：***指导教师：***老师摘要：分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。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，通过我应用所学的知识设计了一套交通灯控制电路的方案。交通灯的控制系统主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器组成。关键词：计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器Abstract:Hasanalyzedthemodernmunicipaltransportationcontrolandthemanagementquestionpresentsituation,unifiedthecityandcountrysidetransportationtheactualsituationtoelaboratethetrafficlightcontrolsystemprincipleofwork,hasproducedonekindofsimplepracticalcitytrafficlightcontrolsystemhardwarecircuitdesignplan.Alongwiththesocialeconomydevelopment,themunicipaltransportationquestionmoreandmorearousespeople'sinterest.Theperson,thevehicle,theroadthreerelationscoordinations,havebecomeoneofimportantquestionswhichthetrafficcontroldepartmentneedstosolve.Themunicipaltransportationcontrolsystemisusesinthecomputersynthesismanagementsystemmanagementsystemwhichthemunicipaltransportationdatamonitor,thestreet-trafficcontrollightscontrolandthetransportationunblocks,itisinthemodernmunicipaltransportationmonitoringcommandsystemthemostimportantconstituent.Howusestheappropriatecontrolmethod,maximumlimitusesthegoodconsumptionlargeamountofmoneyconstructionthecityspeed-way,alleviatesbranchwithRamp,thecitysupportswiththeperipherallocalitytransportationstopsupthecondition,moreandmorebecomesthemainquestionwhichthetransportationmanagementandtheurbanplanningdepartmenturgentlyawaitstobesolved.Therefore,appliedtheknowledgethroughmewhichstudiedtodesignasetoftrafficlightscontrolcircuitplan.Thetrafficlightcontrolsystemmainlybythetimingcircuit,thehostcontrolstheelectriccircuit,thesignallightswitch,thepulsesignalgeneratingdeviceiscomposed.Keyword:Thetimingcircuit,thehostcontroltheelectriccircuit,thesignallightswitch,thepulsesignalgeneratingdevice2目录绪论--------------------------------------------------------------------------------------------31、设计任务---------------------------------------------------------------------------------42、总体设计概----------------------------------------------------52.1总体概述---------------------------------------------------52.2控制电路的主要组成及功能概述-------------------------------62.2.1秒脉冲和分频器-----------------------------------------62.2.2交通灯控制器-------------------------------------------62.2.3显示控制部分-------------------------------------------72.2.4手动/自动控制，夜间控制--------------------------------83、分模块设计与分析----------------------------------------------83.1秒脉冲和分频器---------------------------------------------83.2单次手动/自动控制脉冲电路----------------------------------113.3控制器部分-------------------------------------------------113.4数字显示部分-----------------------------------------------124、整体电路------------------------------------------------------125、所用元器件----------------------------------------------------136、设计总结------------------------------------------------------147、主要参考文献--------------------------------------------------153绪论伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在不断的增加,交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了,所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了.为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。交通信号灯作为一个用来指挥车辆顺利、畅通通过十字路口的装置与我们的生活紧密的联系在一起。设计交通灯控制电路的方法有很多种，由于数字电子技术的逻辑性很强，用它来设计交通灯的控制电路非常方便。而且数字电子技术芯片只要在一定的范围内输入，都能得到稳定的输出，调试简单，电路的工作也比较稳定。这次我们设计的交通灯控制电路就是通过基本的一些数字芯片组合来对十字路口交通灯的六个不同信号灯的控制，另外还加以倒计时直观显示。这个电路的设计看似起来比较复杂，但它也是由一些基本的电路组成。只要将实现整个电路的基本设计思路和方案确定下来，画出方框图再对个功能方框的电路进行设计，一步步突破，最后整理设计出整个电路的原理图来。在此绪论对电路的详细设计过程总体概括一下：首先，画出设计的控制电路的方框图。其次，对各功能电路的实现进行论证介绍。再次，对各功能电路的设计进行详细的介绍。至此这次的课程设计也就完成了，但对电子知识和技能的学习与探索将永不停止。41.设计任务（交通灯的控制电路的主要功能）设计一个十字路口交通信号灯控制器，其主要功能要求如下：（1）满足如图1顺序工作流程。图1交通灯顺序工作流程图(t为单位时间)图中设南北方向的红﹑黄﹑绿灯分别为NSR﹑NSY﹑NSG东西方向的红﹑黄﹑绿灯分别为EWR﹑EWY﹑EWG。它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。（2）应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄﹑绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄﹑绿灯时间之和。时序工作流程图见图2.3所示。5图2时序工作流程图图2.3中，假设每个单位时间为3秒，则南北﹑东西方向绿﹑黄﹑红灯亮时间分别为15秒﹑3秒﹑18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿灯﹑黄灯亮的时间之和。（3）十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式工作，直至减到数为“0”，十字路口红﹑绿灯交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。（4）可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。2.总体设计概要2.1总体概述为了确保十字路口的车辆顺利﹑畅通地通过，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥，其中红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行，黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。交通灯控制器的系统框图如图1所示。6图3交通灯控制器的系统框图2.2控制电路的主要组成及功能概述2.2.1秒脉冲和分频器因十字路口每个方向绿﹑黄﹑红灯所亮时间比例分别为5：1：6，所以，若选4秒（也可以选3秒）为一单位时间，则计数器每4秒输出一个脉冲。本电路的实现就要用到秒脉冲和分频器。2.2.2交通灯控制器由波形图可知，计数器每次工作循环周期为12，所以可以选用12进制计数器。计数器可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。这里我们选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。扭环形计数器的状态如表1所示。表1状态表T计数器输出南北方向东西方向Q0Q1Q2Q3Q4Q5NSGNSYNSREWGEWYEWR00000001000011100000100001721100001000013111000100001411110010000151111100↑0001611111100110070111110011008001111001100900011100110010000011001100110000010010↑0根据状态表，我们不难列出东西方向和南北方向绿﹑黄﹑红灯的逻辑表达式：南北方向东西方向红黄绿由于黄灯要求闪耀几次，所以用1Hz的标准脉冲和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。82.2.3显示控制部分显示控制部分，实际是一个定时控制电路。当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对面的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”而停止。译码显示可用74LS248BCD码七段译码器，显示器采用LC5011—11共阴极LED显示器，计数器采用可预置加﹑减法计数器，如74LS168﹑74LS193等。2.2.4手动/自动控制，夜间控制这可用一选择开关进行。置