毕业设计精品]交通信号灯控制器设计.doc

电子技术综合训练设计报告题目：交通信号灯控制器制作日期：2010年1月12日摘要随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。当前，大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调，多值化方向发展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.随着社会的发展,城市规模的不断扩大,城市交通成为制约城市发展的一大因素,因此,有许多设计工作者为改善城市交通环境设计了许多方案,而大多数都为交通指挥灯,本电路也正是基于前人设计的基础上进行改进的.全部有数字电路组成,比较以前的方案更为精确。键词：控制器计数器信号灯译码电路目录摘要.1关键词.1一、设计任务和要求.1二.系统设计.2三、单元电路设计.43.1主控制器.43.1.174LS90引脚排列图与逻辑图.43.1.274LS90的功能表及引脚功能.53.2、计数器.73.2.1计数器的作用.73.2.2计数器的工作情况.73.2.3控制信号灯的译码电路的真值表.83.2.4置数电路.93.2.5状态译码电路.113.3译码显示电路.133.3.1共共阴阴极极LED七段数码管.133.3.2CD4511译码器.133.4555振荡器构成的秒脉冲电路.163.4.1555定时器的引脚.163.4.2555定时器构成的多谐振荡器.173.4.3555定时器工作原理.183.5交通灯信号灯控制总体框图.20四、电路安装、调试与测试.21五、参考文献.22六、总结、体会和建议.231一、设计任务和要求设计并制作一个十字路口的交通信号灯控制器，控制A、B两条交叉道路上的车辆通行，基本要求：1、每条道路设一组信号灯，每组信号灯由红、黄、绿三个灯组成，绿灯表示允许通行，红灯表示禁止通行，黄灯表示该车道上已过停车线的车辆继续通行，未过停车线的车辆停止通行；2、每条道路上每次通行的时间为25S；3、每次变换通行车道之前，要求黄灯先亮5S，才能变换通行车道；4、黄灯亮时，要求每秒钟闪烁一次。5、电源：220V/50HZ的工频交流电供电；（注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）6、按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。发挥部分：1、按照交通规则设计人行道指示灯2、其它恰当的功能2二.系统设计十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全通行。每边都设置了红、绿、黄色信号灯。红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行，在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟，以便让停车线以外的车辆停止运行。路口交通指挥系统示意图设南北干道通行时间为N1，东西干道通行时间为N2，南北、东西干道黄灯的时间均为N3，按南北、东西干道通行的时间来看，设置N1=N2N3。系统工作流程图如图所示。3系统工作流程图要实现上述交通信号灯的自动控制，则要求控制电路由时钟信号发生器、计数器、主控制器、信号灯译码驱动电路和数字显示译码驱动电路等几部分组成，整机电路的原理框图如图所示。四个路口设有红、黄、绿三色灯和两位8421BCD码的计数、译码显示器。交通信号灯控制原理电路框图十字路口车辆运行情况只有4种可能：1）设开始时南北干道通行，东西干道不通行，这种情况下主绿灯和支红灯亮，持续时间为30s。2）30s后，南北干道停车，东西干道仍不通行，这种情况下主黄灯和支红灯亮，持续时间为5s。3）5s后，南北干道不通行，东西干道显示器译码器计数器时钟信号发生器支干道信号灯信号灯译码驱动电路主干道信号灯主控电路南北干道绿灯亮，东西干道红灯亮计数器由N1到30递增计数南北干道黄灯亮，东西干道红灯亮计数器由N3到5递增计数南北干道红灯亮，东西干道绿灯亮计数器由N2到30递增计南北干道红灯亮，东西干道黄灯亮计数器由N3到5递增计S1S2S3S04通行，这种情况下主红灯和支绿灯亮，持续时间为30s。4）20s后，南北干道仍不通行，东西干道停车，这种情况下主红灯和支黄灯亮，持续时间为5s。5s后又回到第一种情况，如此循环反复。因此，要求主控制电路也有4种状态，设这4种状态依次为：S0、S1、S2、S3。状态转换图如图所示。三、单元电路设计3.1主控制器3.1.174LS90引脚排列图与逻辑图十字路口车辆运行情况只有4种可能，实现这4个状态的电路，可用两个触发器构成，也可用一个二-十进制计数器或二进制计数器构成。我采用二-十进制计数器74LS90实现。采用反馈归零法构成4进制计数器,即可从输出端QBQA得到所要求的4个状态。图4-174LS90管脚排列图,逻辑图如图所示。为以后叙述方便，设X1=QB,X0=QA。S0S1S2S330s后5s后30s后5s后状态转换图574LS90管脚排列图74LS90QAQBQCQDR01R02S91S92CP0CP1主控制器的逻辑图3.1.274LS90的功能表及引脚功能.74LS90功能表输入输出功能清0置9时钟QDQCQBQAR0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1CP26110××0××0000清00××011××1001置90××00××01QA输出二进制计数1QDQCQB输出五进制计数QAQDQCQBQA输出8421BCD码十进制计数QDQAQDQCQB输出5421BCD码十进制计数11不变保持如表74LS90功能表：74LS90逻辑功能为(1)计数脉冲从CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。(2)计数脉冲从CP2输入，QDQCQB作为输出端，为异步五进制加法计数器。(3)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QD、QC、QB、QA作为输出端，则构成异步8421码十进制加法计数器。(4)若将CP1与QD相连，计数脉冲由CP2输入，QA、QD、QC、QB作为输出端，则构成异步5421码十进制加法计数器。(5)清零、置9功能。a)异步清零当R0(1)、R0(2)均为“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”时，实现异步清零功能，即QDQCQBQA0000。b)置9功能当S9(1)、S9(2)均为“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”时，实现置9功能，即QDQCQBQA1001。73.2、计数器3.2.1计数器的作用计数器的作用有二：一是根据南北干道和东西干道车辆运行时间以及黄灯切换时间的要求，进行30s、20s、5s3种方式的计数；二是向主控制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。3.2.2计数器的工作情况计数器除需要秒脉冲作时钟信号外，还应受主控制器的状态控制。计数器的工作情况为：计数器在主控制器进入状态S0时开始60s计数；30s后产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S1，计数器开始5s计数；5s后又产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S2，计数器开始20s计数；20s后也产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S3，计数器又开始5s计数；5s后同样产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器回到状态S0，开始新一轮循环。根据以上分析，设30s、20s、5s计数的归零信号分别为A、B、C，则计数器的归零信号L为：L=A+B+C其中：A=S0QC2=QC2B=S2QB2QA2=QB2QA2C=S1QB1QA1+S3QB1QA1=X0QB1QA1考虑到主控制器的状态转换为下降沿触发，将L取反后送到主控制器的CP端作为主控制器的状态转换信号。可选用集成异步十进制加法记数器(74LS90)。图5-1计数器。