交通灯课程设计论文

摘要交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，出是交通等控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通等状态转换的方法，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。本设计是采用计数器74LS192和与门、或门、555、JK 触发器、LED 灯、七段 LED数码管等简单元器件完成的，运用proteus软件进行仿真，验证了电路的功能。减少交通事故有明显效果。采用简单的数字电路实现对交通灯控制电路的设计，提关键词： 555； 74LS192； LED；JK 触发器； 数码管； 交通灯目录摘要.1.设计背景.11.1.任务及要求.22.总体设计方案.32.1 状态设置.32.2 系统框图.33.单元电路设计.53.1 主控制电路.53.2 交通灯信号状态转换电路.63.3 秒脉冲产生电路.73.4 倒计时电路.94.5 预置数电路.103.6 七段数码管显示电路.104 仿真结果.12总结.13参考文献.14附录 1 系统总原理图.15附录 2 元器件清单.1601 设计背景在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。交通信号灯常用与交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。1.1 任务及要求红绿灯交通信号系统外观示意图如图 2.1 所示2.1 十字路口交通灯示意图主干道支干道1采用模拟电子技术，数字电子技术课程上学习的集成电路来设计有一定应用性的电路。不允许采用单片机。设计一个由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口交通信号灯控制电路。1.用红绿黄三色发光二极管作信号灯。2.主、支干道交替通行。主干道每次放行 50 秒，支干道每次放行 20 秒。设计 50 秒和 20 秒的计时显示电路。3.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮 3 秒黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，设计 3 秒的计时显示电路。22.总体设计方案2.1 状态设置十字路口车辆运行情况只有 4 种可能即用 S0、S1、S2、S3 表示四种状态S0:主干道车道的绿灯亮，车道通行，支干道车道红灯亮，车道禁止通行,时间持续 50s。S1:主干道车道的黄灯灯亮，车道通行，支干道车道红灯亮，车道禁止通行,时间持续 3s。S2:主干道车道的红灯亮，车道通行，支干道车道绿灯亮，车道禁止通行,时间持续 20s。S3:主干道车道的红灯亮，车道通行，支干道车道黄灯亮，车道禁止通行,时间持续 3s。2.2 系统框图2.2.1 系统总框图图 2.21 系统总框图整个电路围绕着主控制电路展开，主控制电路给预置数电路信号，对倒计时电路进行置数。同时也给交通灯信号状态转换电路信号，实现与该状态下的主控制电路相对应的红绿灯信号。在倒计时电路倒计时结束时，给主控制电路一个信号，提示主控制电路转换状态。秒脉冲产生电路产生一个一秒为周期的脉冲信号，是倒计时电路能够以秒计时。倒计时电路倒计时显示电路主控制电路 秒脉冲产生电路主干道信号显示电路 支干道信号显示电路交通灯信号状态转换电路预置数电路32.2.2 系统状态转换框图图 2.22 系统状态转换框图主控制电路状态从 S0 开始，在 S0 状态时主干道绿灯，支干道红灯，时间持续 50S。然后电路进入 S1 状态，在 S1 状态时，主干道黄灯，支干道红灯，时间持续 3S。随后电路进入 S2 状态，在 S2 状态时，主干道红灯，支干道绿灯，时间持续 20S。最后电路进入 S3 状态，在 S3 状态时，主干道红灯，支干道黄灯灯，时间持续 3S。在倒计时结束时，电路又会回到 S0 状态，一直循环S0 状态（00）持续 50sS1 状态（10）持续 3s持续50s持续50sS3 状态（01）支干道红灯主干道绿灯主干道黄灯 支干道红灯主干道红灯 支干道黄灯S1 状态（11）持续 3s支干道黄灯主干道红灯4下去。3.单元电路设计3.1 主控制电路由十字路口车道通行状态可知，电路须有四种状态，可利用两个 JK 触发器构成四进制电路。Q1Q0 的状态如表 4.1 所示。触发器的触发信号由倒计时电路提供。表 3.1 Q2Q1 的状态转换表由上可得表达式如下：Q0n+1=Q1n Q0n + Q1nQ0nQ1n+1=Q1n+1Q0n + Q1n+1Q0n由 JK 触发器的状态方程 :Qnn+1=JQnn + KQnn得：J 0=K0= 1J1=K1=Q0n由上式得四进制电路如图 3.12 所示Q1 Q0 Q1n+1 Q0n+10 0 1 11 1 1 01 0 0 10 1 0 05图 3.12 四进制触发器3.2 交通灯信号状态转换电路主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态由主控制电路的输出状态决定，它们的关系由表 4.2 所示。设信号灯亮为“1”，信号灯灭为“0”。表 3.2 状态控制输出与信号灯之间的关系由上表关系得红、绿、黄灯信号真值表：主干道信号：R=Q1Q0 + Q1Q0 G=Q1Q0Y=Q1Q0支干道信号：r=Q1Q0 + Q1Q0 g=Q1Q0y=Q1Q0状态控制输出 主干道信号灯 次干道信号灯Q1 Q0 R(红) G（绿） Y（黄） r（红） g（绿） y(黄)0 0 1 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 11 0 0 1 0 1 0 00 1 0 0 1 1 0 06由公式得连接电路图，如图 3.21 所示红绿灯信号连接图图 3.21 红绿灯信号连接图3.3 秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路会产生一个方波输出信号，本设计采用 555 定时器、R、 C 元器件构成一个多谐振荡器。通过改变 R、C 元器件的值，使其产生周期为一秒的方波信号，其周期为 T=T0+T1。电容 C 充电时间为：T 0=（R 0+R1）Cln2 0.693 （R 0+R1）C7电容 C 放电