可编程的十字路口交通信号灯控制电路.pdf

可编程的十字路口交通信号灯控制电路 欧伟民 湖南省株洲职业技术学院电气工程系 株洲 412000 摘 要 叙述了控制电路的工作原理 介绍了倒计时时间数字显示电路的设计要点 设计的 控制电路主要由数字集成电路组成 实现了对道路交叉路口交通信号灯的自动控制 可以方便地 为红 绿 黄色交通信号灯亮的时间给定可编程的预置数 关键词 交通信号灯 预置数 控制 实现十字路口红绿灯的自动指挥是城市交通管 理自动化的重要课题 一般说来 十字路口处的两 条相互交叉的道路 是有主次之分的 其中一条道 路平时车流量较大 称为主干道 而另一条道路平 时车流量较小 称为次干道 本文介绍的可编程的 十字路口交通信号灯控制电路 以下简称控制电 路 考虑了十字路口主 次干道车流量不同的特点 并且能根据车流量发生变化的实际情况 可以很方 便地更改主 次干道的通车时间 该控制电路具有 以下技术指标 1 主干道通车时间 1 99 s 可任意设置 2 次干道通车时间 1 99 s 可任意设置 3 黄灯亮时间 1 9 s 可任意设置 4 采用倒计时的方式 用 2 位十进制数字显 示红 绿 黄色信号灯亮的倒计时时间 1 十字路口交通信号灯简介 有一条主干道和一条次干道的城市交叉路口 每边 共 4 边 都设置红 绿 黄色信号灯 红灯 亮表示禁止通行 绿灯亮表示可以通行 在绿灯亮 转变为红灯亮之前 先要求黄灯亮几秒钟 以便让 交叉路口停车线以外的车辆停止运行 而交叉路口 的应用越来越广泛 因此 探讨PowerBuilder 的开 发技术是很有现实意义的 参 考 文 献 1 刘高嵩 PowerBuilder 与服务器端数据库的连 接技术 计算机应用研究 2001 5 75 76 2 崔巍 PowerBuilder 7 0 数据库应用系统开发 教程 北京 清华大学出版社 2000 7 3 美 William B Heys 著 PowerBuilder 6 开发 指南 4 刘小莉 陈树槐 基于 PowerBuilder 的题库系 统设计实现 计算机应用 2001 5 39 5 吴锋 PowerBuilder 在企业开发中的应用与思 考 计算机工程与应用 1999 1 Skills of Interface based on the PowerBuilder Wang Wenjuan Department of computer Zhe Jiang Forestry Colleg em Hangzhou 311300 Abstract C S is popular mode in MIS developing at present However the PowerBulder is an efficient tool in customer side in the model Introduces some skills of interface according to the project about teacher workload government system Key words database interface between person and computer design skill 25 现代电子技术 2001 年第 10 期应用与技巧 停车线以内的车辆快速通过交叉路口 每 一边的红 绿 黄色信号灯亮的顺序是红 绿 黄 红 绿 黄 主干道红灯 亮时 对应次干道的绿灯亮 黄灯亮 主 干道绿灯亮 黄灯亮时 对应次干道的红 灯亮 这样就要求主干道红灯亮的时间 应 等于次干道绿灯亮与黄灯亮的时间之和 同理 次干道红灯亮的时间 应等于主干 道绿灯亮与黄灯亮的时间之和 有的时候 红 绿 黄色信号灯亮的时间 要求采用 倒计时的方式 用十进制数字显示出来 以便司机 和行人一目了然 心中有数 2 十字路口交通信号灯控制电路 为了实现上节要求 可编程的十字路口交通信 号灯控制电路应有以下几个部分 控制器 主干道 通车倒计时器 主干道黄灯亮倒计时器 次干道通 车倒计时器 次干道黄灯亮倒计时器 倒计时时间 数显部分 主干道绿 黄 红灯显示部分 次干道 绿 黄 红灯显示部分 图 1 所示是控制电路的原 理方框图 图中有向线段的箭头表示信号流向 图 2 是可编程的十字路口交通信号灯控制电路 图 1 交通信号灯控制电路框图 的电原理图 为了简便起见 在图 2 中没有画 出 倒计时时间数显部分 该部分电路如图 3 所示 稍后说明之 在图 2中 IC1 IC2 组成 主干道通车倒计时 器 IC3 组成 主干道黄灯亮倒计时器 IC4 IC5 组成 次干道通车倒计时器 IC6 组成 次干道黄灯 亮倒计时器 IC7 IC8 IC9 组成 控制器 LED1 LED6 组成 主 次干道的绿 黄 红灯显示部 分 上面所述 4 个 倒计时器 都是用十进制可逆 计数器 74LS192 组成的 现以 主干道通车倒计时 器 为例进行说明 IC1 IC2 级连 组成减法计数 图 2 可编程的交通信号灯控制电路 26 可编程的十字路口交通信号灯控制电路 图 3 倒计时时间数显部分 器 秒脉冲从 IC2 的第 4 脚输入 当LD 0 时 由 IC1 IC2 组成的减法计数器处于预置数功能状态 可编程的预置数由 8421BCD 码拨盘开关 SW1 SW2 产生 例如 要求主干道通车时间为 89 s 则 只要将 SW1 拨到 8 将 SW2 拨到 9 就可以了 当LD 1 时 由 IC1 IC2组成的减法计数器处于减法计 数功能状态 在秒脉冲的作用下 从 89 开始每秒减 1 当减到 00 时 IC1 的第12脚产生借位负脉冲Qcb 0 此负脉冲送到由 IC7 IC8 IC9 组成的 控制 器 使得 控制器 的状态发生改变 其他 倒计 时器 的工作过程与此类似 SW3 SW4 用来预置 次干道通车时间 SW5 用来预置主 次干道黄灯亮 的时间 由图 2可知 主 次干道黄灯亮的时间是 相同的 控制器 中的IC7 是 CMOS 数字集成电路 型 号为 CD4017 是十进制计数 脉冲分配器 在任何 时刻 IC7的输出Y0 Y4 总是有而且仅有一个为逻 辑1 当 Y0 1 Y1 Y2 Y3 Y4 0 时 主干道 通车倒计时器 进行减法计数 当计数到 00 时 它 产 生 的 借位 负脉 冲送 到与 非门 IC8 型 号为 74LS20 由IC8 产生正脉冲送到 IC7 使 IC7 的状 态改变为 Y1 1 Y0 Y2 Y3 Y4 0 这时 主 干道通车倒计时器 处于预置数功能状态 而 主干 道黄灯亮倒计时器 IC3 开始作减法计数 当 次干道黄灯亮倒计时器 IC6 减计数到 0时 IC7 的 状态改变为Y0 Y1 Y2 Y3 0 Y4 1 因为IC7 的输出端 Y4接到清零端Cr 所以这时IC7处于清零 功能状态 则IC7 的状态立即又变为 Y0 1 Y1 Y2 Y3 Y4 0 由此可知 IC7 是循环工作的 控制器 中的或门 IC9 型号为74LS32 用来 产生红色信号灯的控制信号 例如 主干道的红色 信号灯LED1的控制信号是X1 在 X1 1 时 LED1 亮 而 X1 Y2 Y3 由此可知 当次干道的绿灯亮 或次干道的黄灯亮时 X1 1 则主干道的红色信号 灯 LED1 也亮 次干道的红色信号灯 LED6 的控制 信号是 X2 X2 Y0 Y1 这样 主干道的绿灯亮 或主干道的黄灯亮时 次干道的红色信号灯 LED6 也亮 在图 2 中 用发光二极管LED1 LED6 模拟交 通信号灯 而实际中的交通信号灯是交流大功率高 亮度灯泡 在实际应用中 只要给T TL 集成电路增 加相应的驱动电路就可满足实际要求 27 现代电子技术 2001 年第 10 期应用与技巧 3 倒计时时间数字显示电路的设计要点 图 3 是倒计时时间数显部分 其左 右两半分 别是主 次干道倒计时时间数字显示电路 从电路 结构上来看 左右两半部分具有对称性 下面以主 干道倒计时时间数字显示电路为例 进行简要说明 在图 2的基础上 倒计时时间数字显示电路的 设计主要解决两个问题 用 2 个十进制数字分时 显示红 绿 黄色信号灯亮的时间 即分时显示的 问题 对红色信号灯亮的时间实现倒计时 即红 色信号灯亮的倒计时问题 分 时 显 示 的 问 题 是 用 三 态 门 74LS245 74LS244 解决的 图 3 中 IC15 IC16 的型号是 74LS245 IC17的型号是74LS244 通过三态控制端 的控制作用 在任何时刻 只有红 绿 黄色信号 灯亮倒计时器中的一个倒计时器的状态 被送到七 段译码 驱动电路 IC20 IC21 型号为74LS48 经 译码后 驱动共阴极数码管LED7 LED8 显示倒计 时器的状态 图3 中的R43 R56是 300 的限流电 阻 该倒计时时间数字显示电路还解决了消隐无效 数字0 的问题 即当LED7 要显示的数字是 0 时 该 数字 0 将消隐而不显示 在图 2 中 通过或门IC9 型号为 74LS32 很 方便地获得了主干道红色信号灯 LED1 的控制信号 X1和次干道红色信号灯 LED6 的控制信号 X2 然 而 在图 2 中没有红色信号灯 LED1 LED6 亮的倒 计时器 要解决红色信号灯亮的倒计时问题 必须 再设计红色信号灯亮的倒计时器 在图 3 中 IC10 IC11 构成主干道红色信号灯亮的倒计时器 SW6 SW7 用来提供可编程的主干道红色信号灯亮的时 间预置数 但是 SW6 SW7 提供的可编程的预置 数 必须等于次干道绿灯亮的时间与次干道黄灯亮 的时间之和 即等于SW3 SW4的预置数与 SW5 的 预置数之和 次干道的倒计时时间数字显示电路与 主干道的类似 SW8 SW9用来提供可编程的次干 道红色信号灯亮的时间预置数 同理 SW8 SW9 提供的可编程的预置数必须等于主干道绿灯亮的时 间与主干道黄灯亮的时间之和 即等于 SW1 SW2 的预置数与SW5的预置数之和 由图 2 和图 3可知 图 3 所示的倒计时时间数 显部分不影响图 2所示控制电路的工作 但是 图 3 所示的倒计时时间数显部分受到图 2 所示控制电 路的控制 因为有些十字路口的交通信号不需要用 十进制数字来显示倒计时时间 所以 图 3 所示的 倒计时时间数显部分与图 2 所示的控制电路之间 宜采用积木式结构 分别安装在两块印制板上 这 样 在实际应用中 当需要 倒计时时间数显部 分 时 才将图 3所示电路接上 与图 2 所示控制 电路配合使用 当在不需要 倒计时时间数显部 分 的情况下 图 2 所示控制电路可单独工作 本文介绍的可编程的十字路口交通信号灯控制 电路主要采用常用数字集成电路 只有 IC7 是 CMOS 数字集成电路 其他的都是 T TL 数字集成 电路 将图 2所示电路与图 3 所示电路分别制作安 装在两块印制板上 相互之间用信号排线及接插件 连接 只要按图正确接线 不需要调试 电路就能 正常工作 经试验证明 本文介绍的十字路口交通 信号灯控制电路不仅实现了交通信号灯的自动控 制 而且电路运行稳定可靠 可应用于实际场合 在 实际应用中 根据主 次干道车流量变化的情况 可 通过拨盘开关 SW1 SW9 很方便地更改主 次干 道通车的时间 The Programmable Control Circuit of Traffic Signal Lights in the Crossroads Ou Weimin Electric Engineering Department of Hunan province Zhuzhou Occupational Technique College Zhuzhou 412000 Abstract Expounded the working principle of control circuit and briefly introduced the design keys of digital display circuit for reversed timing This control circuits are composed of digital integrated circuits re