交通灯控制电路方案设计书67757

1、数字电子技术 论文题目：交通灯控制电路设计系别：机电工程系专业：机电一体化学生姓名：学号：指导教师：宾恩钧廖晓梅职称：副教授高级工程师题目类型： 理论研究实验研究工程设计 工程技术研究 软件开发2010年 07月 09日摘 要十字路口交通灯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中最重要的组成部分。数字系统是一个能够对数字信号进行加工，传递，和存储的实体，它由实现各种功能的数字逻辑电路相互连接而成。用来处理数字信号的电子线路称为数字电路，数字集成电路的基本逻辑单元是逻辑门，一块集成电路芯片所容纳的逻辑门数量反映了芯片的集成度，集成度越高，单

2、个芯片所实现的逻辑功能越强。对于十字路口交通灯设计。在信号源的选择上，我们采用了由555 定时器组成的秒脉冲发生器，提供一个频率稳定的准确的方波信号, 可保证信号灯的计时器准确及稳定。信号灯计数器为十进制计数器74LS168，分别控制黄灯、绿灯、红灯的计时，再由74LS48译码器控制数码管显示数字。关键词： 计数器；控制电路；秒脉冲AbstractThe number system is one can logarithms word the signal carry on processing and deliver, and as for entity that save, it from

3、 carry out the number logic of various function the electric circuit is mutually conjunction but become.The electronics circuitused to handle number signal is called number electric circuit, the basic logic unit of number integrated circuit is a logic door, the logic door amount accepted by a piece

4、of integrated circuit chip reflected the integration degree of chip, the integration degree was more high, single the logic function carried out by chip is more strong.Is intersections transportation in the topic of this time course design the light control.On the choice of signal source, adopt from

5、 555 in fixed time the machine constitute of second pulser, provide a frequency stability of accurate square wave signal, can promise the timer of signal beacon is accurate and stable.The signal beacon counts a machine to count the machine 74 LS168s for decimal system, while controling an accounting

6、 of yellow light, green light and red light respectively again from the 74 LS48s translate the code machine control figures the tube show a number. Keyword:Count a machine。Control electric circuit 。Second pulse目录引言 ··············&

7、#183;·················································&

8、#183;··41设计目的 ··············································

9、···········52交通灯基本工作原理 ·····································

10、··········52.1工作流程图 ······································&#

11、183;·················52.1.1工作时序 ······························

12、83;···························63设计思路 ·····················&#

13、183;·····································64 元器件清单及主要元器件介绍 ·········

14、83;························75电路总体说明 ························

15、·······························9结论 ··················&#

16、183;·················································&#

17、183;·11谢辞 ···············································

18、83;······················12参考文献 ··························&#

19、183;·······································13附录 ·········

20、83;·················································

21、83;···········14引言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中最重要的组成部分。城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京，上海，南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自 80 年代后期，这些城市纷纷修建城市高速公路，在高速公路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随

22、着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。所以，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，城区与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，无论在大城市还是在小城市街道的十字路口，每条道路都各有一组红、黄、绿信号灯，用以指挥车辆和行人有序地通过十字路口。红灯（R）亮表示该道路禁止通行；黄灯（ Y ）亮表示停车；绿灯（ G）亮表示允许通行。交通灯控制电路即交通控制定时系统

23、就是用来自动控制十字路口三组红、黄、绿三色交通信号灯，指挥各种车辆和行人安全通行，因而使用十分广泛。本设计使用了数字系统来解决实际应用问题。1 设计目的（1）掌握十字路口交通灯控制器的构成、原理与设计方法。（2）熟悉集成数字电路的使用方法。2 交通灯基本工作原理交通灯基本原理图：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。见下图（一）东西方向东西方向GYR时间显示时间显示GYR系统控制电路1手动、单步分频时标图（一）2.1 工作流程图：南北向绿灯亮，东西向红灯亮-占 5t南北向黄灯亮，东西向红灯亮-占 5t南北向红灯亮，东西向绿灯亮-占 5t南北向红

24、灯亮，东西向黄灯亮-占 1t交通灯顺序工作流程图（二）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。工作方式：南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向黄灯亮。工作时序：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。时序工作图如下图（三）：012345678910110123456tNSGNSYNSREWREWGEWY5 tt6t图（三）假设每个单位时间为3 秒，则南北、东西方向绿、黄、

25、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、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。为了方便人们玩直观地把握时间，十字路口要有数字显示，作为提示，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人作循环。例如：当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为 18，并使数显计数器开始减“ 1”计数，当减到绿灯灭而黄灯亮时，数显的值应为 3，当减到“ 0”时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；，同时，使得东西方向绿灯亮，并置东西方向的数显为18。3

26、设计思路根据此次数电实训的要求 , 我设计的交通灯控制电路由 3 个部分组成：标准的秒信号发生器、定时译码显示系统和交通灯信号状态控制器。（1）秒脉冲电路设计：采用 5G555 定时器构成占空比 q=2/3 的多谐振荡器。根据占空比表达式可知：q=(R1+R2)/(R1+2R2)=2/3得到 R1=R2,又由震荡周期表达式可知：T=(R1+2R2)Cln2=1若取 C=10uF,则代入上式可得：3R1Cln2=1所以R1=R2=48K选用两只 47K 与一只 2K 电位器串联就得到下图（四）所示电路：图（四）（2）定时译码显示系统设计：定时译码显示系统必须有一个能自动按不同定时时间来定时的定时

27、器，以便完成三种不同的持续定时时间。所以，用两片74LS168 构成2 位十进制可预置减法计数器；时间状态由两片74LS48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定时常数通过3片 8 路双向三门态74LS245来完成。（3）交通灯信号状态控制器设计：交通灯信号状态控制器用来记忆十字路口交通灯的工作状态，并且根据工作状态的转移情况来分别点亮和关闭路口的交通灯。将 3 部分正确连接后实现主干道与支干道红、绿、黄等的转换。4 元器件清单及主要元器件介绍74LS168；74LS112； 74LS00；74LS48； 74LS245； 74LS32；LED 数码管； 5G555

28、； 47K 电阻； 2K电位器； 10uF 电容器； 0.01uF 电容器；发光二极管（红、黄、绿）。74LS168 的功能表如下表 (一)：CPLDS1S2MABDCQA QB QC QD0XXXa b c da b c d1001XXXX加法计数1000XXXX减法计数X11XXXXXX保持X1X1XXXXX555 定时器介绍：555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作， 7555 可在 3

29、18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TT L 、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.9.1 和图所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 。555 定时器内部方框图555 电路的工作原理555 电路的内部电路含有两个电压比较器 ，一个基本 RS触发器，一个放电开关 T，比较器的参考电压由三只5K 的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器 A1同相比较端和低电平比较器A2 的反相输入端的 参考电平为和。A1 和A2 的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过 时，触发器复位， 555 的输出端电，开关管导通；当输入信号自 2 脚输入并低于3 脚输出低电平，同时放时，触发器置位， 555的 3 脚输出高电平，同时放电，开关管截止。是复位端，当其为0 时， 555 输出