交通信号灯控制器设计

交通信号灯控制器设计任务和基本要求设计方案电路设计调试要点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，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒，设立30秒、20秒计时、显示电路。在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。黄灯亮时,原红灯按1HZ的频率闪烁。要求主支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0~99秒内任意设置。一.设计任务与基本要求二.设计方案该交通控制系统的组成框图如下图所示:工作原理:状态控制器主要用于记录十字路口交通灯的工作状态,通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯.秒信号发生器产生整个定时系统的时基脉冲,通过减法计数器对秒脉冲减计数,达到控制每一种工作状态的持续时间.减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换,同时状态译码器根据系统下一个工作状态决定计数器下一次减计数的初始值.减法计数器的状态由BCD译码器译码,数码管显示.在黄灯亮其间,状态译码器把脉冲引到红灯控制电路,使红灯闪烁.三.电路设计1.状态控制及设计根据设计要求,各信号灯的流程图如下图所示.信号灯四种不同的状态分别用S0(主绿灯亮,支红灯亮),S1(主黄灯亮,子红亮闪烁),S2(主红灯亮,支绿灯亮),S3(主红灯闪烁,支黄灯亮)表示电路流程图如下所示:2.状态译码器主.支干道上红黄绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态.它们之间的关系如下真值表.对于信号灯的状态,``1”表示灯亮,``0”表示灯灭.状态控制器输出主干道信号灯支干道信号灯Q2Q1RYGryg00110101001101001000110000010010根据真值表,可列出各信号灯的逻辑函数表达式为:121212,12221212121212,122,21212,,,QQgQQgQQyQQyQrQQQQQrQQGQQGQQYQQYQRQQQQQR现选取择半导体发光二极管模拟交通灯,由于门电路的带灌电流的能力一般比带拉电流的能力强,要求门电路输出低电平时,点亮相应的发光二极管.故状态译码器的电路组成如下图所示:根据设计任务要求,当黄灯亮时,红灯应按1HZ的频率闪烁.从状态译码器真值表中看出,黄灯亮时,Q1必为高电平;而红灯点亮信号与Q1无关.现利用Q1信号去控制一三态门电路74LS245(或模拟开关),当Q1为高电平时,将秒信号脉冲引到驱动红灯的与非门的输入端,使红灯在黄灯亮其间闪烁;反之将其隔离,红灯信号不受黄灯信号的影响.根据设计要求,交通灯控制系统要有一个能自动装入不同定时时间的定时时间器,以完成30秒,20秒,5秒的定时任务。时间状态由两片74LS47和两只LED数码管对减法计数器进行译码显示；预置到减法计数器的时间常数通过三片8路双向三态门74LS245来完成。三片74LS245的输入数据分别接入30,20,5三个不同的数字,任一输入数据到减法计数器的置入由状态译码器的输出信号控制不同74LS245的选通信号码来实现。3.定时系统例如当状态控制器在S1(Q2Q1=01或在S3(Q2Q1=11)时,要求减法计数器按初值5开始计数,故采用S1,S2为逻辑变量而形成的控制信号Q1去控制输入数据接数字5的74LS245的选通信号。由于74LS245选通信号要求低电平有效,故Q1经一级反相器后输出接相应74LS245的选取通信号。同理,输入数据接30的三态门74LS245的选通信号接主干道绿灯信号;输入数据接20的三态门74LS245的选通信号接支干道绿灯信号。Gg产生秒信号的电路有多种形式,在此我们利用于555定时器组成的秒信号发生器：4.秒信号产生器因为该电路输出脉冲的周期为:若T=IS,令C=10uF,R1=39,则R251.取一固定电阻47与一5的电位器相串联代替电阻R2。在调试电路时调节电位器Rp,使输出脉冲周期为IS。CRRT2127.0kkkk四.调试要点首先调试秒信号发生器,用示波器监视秒信号发生器的输出，调节电位器RW，使输出信号的周期为1秒。直接将秒信号引入状态控制器脉冲输入端，在该脉冲作用下，模拟主支干道的三色信号灯应按要求依次转换，否则应查找原因。将秒信号引入定时系统电路脉冲输入端，在秒脉冲的作用下，将三个74LS245的置数选通端依次接地，计数器应以三个不同的置数输入为进制体制，完成减法计数，两位数码管应有相应的显示。否则应查找原因。把各个单元电路互相连接起来，进行系统通调。