交通灯控制规律电路设计

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黑龙江工业学院

数字电子技术课程设计报告

院系：电气与信息工程系专业班级：14电气本八姓名：耿振学号：04991408005指导教师：黄睿报告成绩：

1.设计目的

为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。其中红灯（R）亮表示该条道路阻止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。

设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交织道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒；要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次

2.设计任务要求

要求东西方向的红、黄、绿灯和南北方向的红、黄、绿灯依照上面的工作时序进行工作，黄灯亮时应为闪烁状态；1)南北和东西车辆交替进行，各通行时间24秒

2)每次绿灯变红灯时，黄灯先闪烁4秒，才可以变换运行方向

3)十字路口要有数字显示作为时间提醒，以倒计时依照时序要求进行显示；4)可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪烁状态(选作：通行时间和黄灯闪亮时间可以在0-99秒内任意设)

3.设计方案选取与论证

依据功能要求，交通灯控制系统应主要由秒脉冲信号发生器、倒计时计数器电路和信号灯转换器组成，原理框图如图1所示。秒脉冲信号发生器是该系统中倒计时计数电路和黄灯闪烁点控制电路的标准时钟信号源。倒计时计数器输出两组驱动信号T5和T0，分别为黄灯闪烁和变换为红灯的控制信号，这两个信号经信号灯转换器控制信号灯工作。倒计时计数电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。

秒脉冲发生器倒计时计数器信号灯转换器白天工作模式交通信号灯的规律框图（1）白天工作模式

GYR夜间工作模式GYR南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，各20秒。南北方向黄灯闪亮4秒，东西方向红灯亮4秒。南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，各20秒。信号指示灯白天工作流程图南北方向红灯亮4秒，东西方向黄灯闪亮4秒。

（2）夜晚工作模式

东西南北各方向黄灯亮，且每秒闪动一次，其他灯不亮。因此总设计图如下图所示：

东西信号灯南北信号灯组合规律电路计数器总设计图

工作方式控制开关系统电源秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路分频器秒脉冲产生电路的功能是产生标准秒脉冲信号，主要由振荡器和分频器组成。振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的进度决定了计时器的确凿度，可由石英晶体振荡电路或555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。一般来说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大，故在设计时，一定根据需要设计出最正确电路。石英晶体振荡器具有频率确凿、振荡稳定、温度系数小的特点，但假使精度要求不高的时候可以采用555构成的多谐振荡器。振荡周期与频率的计算公式为：T=(R1+2R2)Cln2=0.7(R1+2R2)C,电源电压为Vcc=12V，其中电路图中C1的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响，课程设计中要求输出T=1S，选取电容为C=10nF，R1=28.86MΩ，根据振荡周期计算，选择电阻R2=57.72MΩ。用multisim进行仿真，仿真图如下图：

VDD12VVsVDD28.86M|?R1RSTVCCOUT64616257.72M|?R2DISTHRTRICON100|?RlGND6310nFC10nFCf0555_VIRTUALTimer

555构成的多谐振荡器

此电路就可以产生脉冲频率为1赫兹的脉冲。以下对555定时器进行简介：

NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在好多电子产品中都有应用。NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。

555定时器内部规律电路

信号灯转化器

信号灯状态与车道运行状态如下：

S0:东西方向车道的绿灯亮，车道通行；南北方向车道的红灯亮，车道阻止通行；

S1:东西方向车道的黄灯亮，车道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道阻止通行；

S2:东西方向车道的红灯亮，车道阻止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道通行；

S3：东西方向车道的红灯亮，车道阻止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道缓行。

用以下6个符号来分别代表东西（A）、南北（B）方向上个灯的状态：

GA=1:东西方向车道绿灯亮；YA=1：东西方向车道黄灯亮；RA=1：东西方向车道红灯亮；GB=1：南北方向车道绿灯亮；YB=1：南北方向车道黄灯亮；

1

RB=1：南北方向车道红灯亮。

实现信号灯的转换有多种方法，现采用比较典型的方法进行设计，实现信号灯的转换工作。若选用JK触发器，则原理如下。

JK触发器

设状态编码为S0=00,S1=01,S2=11,S3=10,其输出为Q1，Q2，则其与信号灯状态关系如表3—1所示。

状态编码与信号灯关系表

现态次态Q0Q0*Q10

Q1*

输出

GAYARAGBYBRB

00100

1001

01010

1100111001100010001010001

可以得出信号灯状态的规律表达式：

GA=Q1’Q0’YA=Q1’Q0RA=Q1

GB=Q1Q0YB=Q1Q0’RB=Q1’

JK触发器的输出状态是与J输入端的状态一致的，同时分析表3-1，触发器0的现态