交通灯控制文档

PAGE1综述随着社会经济的发展，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。交通控制系统是用于交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代交通监控指挥系统中最重要的组成部分。数字信号在交通控制方面所占的比重也越来越重。通过以下简易的交通灯电路的设计，可以清楚简洁地了解数字电路的工作原理、设计方法以及运用。此外，可以通过数字电路的设计方面的知识，在次简易交通灯电路上进行要求更高，使用更广，难度更大的技术性方面的开拓性的研究和发展。此次实验要求红、绿、黄三种颜色按照在基本要求上单向循环，在提高要求上双向循环。数字逻辑器件的发展日新月异，用户可以半主动乃至全主动的投入到对芯片的设计和选择中。且在计算机、电子、通信、自动化等信息学科中，数字逻辑技术是基础。故本次实验采用的是数字逻辑技术。1设计要求设计十字路口（东西—南北）交通指挥控制器，控制两路口方向的红、黄、绿三种交通灯。技术参数有：1.东西停，南北行——东西红灯亮，南北绿灯亮60s2.东西停，南北转行——东西红灯亮，南北黄灯亮5s3.东西行，南北停——东西绿灯亮，南北红灯亮30s2系统组成及工作原理2.1数码管显示部分图2-1-1七段字符显示器的逻辑图图2-1-2七段字符显示器2.2利用晶体振荡器产生秒脉冲信号源的电路设计利用CD4060、电阻及晶振连接成一个分频——晶振电路.见下图图2-2晶振分频电路2.3电源电路设计部分图2-3电源电路设计图220伏的交流电，经过二极管整流，再经过7805的稳压管稳压得到5伏的直流电压，且并联一个大电容。由于有了大电容，对电路中的部分不稳定或者部分小振幅、抖动起到削弱的作用，使其计数、显示稳定点。2.4倒数计时器部分的电路设计（1）对于倒数计时器部分，我们采用了4快74LS193加减计数器芯片，其中前面2块74LS193芯片用来构成60s倒计时，另外后面2块用来构成60s倒计时。我们所要做的关键问题就是如何让60s倒计时器和60s倒计时器轮休工作，我们的设计思想如下。我们将两种倒计时器的8个输出都接在数码管显示部分，由于两组芯片的的输出接在一起，要用二极管的功能是让不工作的芯片不影响工作的芯片电平。实现电平隔离。当前一组工作时，后一组芯片的输出都是低电平，如果没有二极管就会导致输出全部为低电平，不能实现计数的功能。无论在59倒数到00，还是59倒数到00，前一位总是00XX，都是低电平，所以可以不用二极管。如下图所示。图2-4-1倒数计时器部分电路设计（2）图中，我们在倒数计时器的8个输出端口引出8条线，60s倒计时器倒数结束的时候，这8个端口都将全部为低电平0，我们利用这一点，将这8个端口分别接上非门后再接一个8输入与非门。每当60s倒计时器倒数结束的时候都将通过这些非门和与非门向外输出一个脉冲控制信号，我们利用这个脉冲信号来控制我们60s倒数计时器和60s倒数计时器的轮流工作。由于各种芯片产生压降，所以在某些部位要用串联电阻，再接上电源的方式使其电平正常，或者用电容接地的方法，使其电平正常。如图中的R1C1。(3）接下来我们将用到一个D触发器，通过将D与Q非端接起来，实现一个翻转功能的D触发器相当于一个T'。将上面产生的脉冲控制信号接在这个D触发器的时钟接口，每当脉冲控制信号来的时候，D触发器的Q输出端将翻转一次。通过这样的翻转我们就可以具体控制60-60s倒计时器的轮流工作了。D触发器连接如下图所示图2-4-2D触发器（4）下面可以将上述的D触发器的Q输出端引出两条线，一条与信号源脉冲一起接在一个与门的两个输入端，与门的输出端加个非门后与60s倒计时器的计数端相连，用来控制它的计数与不计数。另一条用类似的方法也接在60s倒计时器的计数端。如图所示图2-4-3循环置数电路2.5控制脉冲产生部分的电路设计题记：我们将红绿灯的控制和黄灯的控制分开来实现的，因此下面分为红绿灯控制和黄灯控制两个部分来具体说明，2.5.1红绿灯控制脉冲图2-5-1红绿灯转换电路图如上图所示，主干道的红灯、绿灯和支干道的绿灯、红灯是对应同亮同灭的，主干道通60s，支干道通30s，因此当60s倒数计时器工作时应该是主干道的绿灯和支干道的红灯在亮，当绿灯60s倒数计时器停止工作而红灯30s倒数计时器开始工作时则应该是主干道的红灯和支干道的绿灯在亮。如上图所示，我们通过从两个倒数计时器工作转换的时候产生的脉冲信号来控制，脉冲信号连接在D触发器（将其接成具有翻转功能）的时钟沿，每触发一次D触发器的Q输出端将发生翻转，为1或为0，直到下一次脉冲来到才会改变，将Q输出端接按主红支绿和主绿支红的次序分别接起来，依此可以控制主支干道的红绿灯，使其按照我们的需要亮或灭。2.5.2黄灯控制脉冲对于黄灯，由于其需要闪烁而且亮灭的时间与红绿灯略有差别，因此我们将它单独控制。如上图，我们以主干道的黄灯控制为例进行说明，支干道的黄灯控制原理与主干道完全相同。在图示的右半部分，所引出的8根线是从60s倒数计时器的8个输出端引出的，我们需要对这个8个输出端进行处理，时期产生一个使黄灯亮的开通脉冲和使黄灯灭掉的关断脉冲，我们取60s倒计时器倒数到6s和1s时分别为开通和关断脉冲发生时间点，当倒计时到6s时8个输出端为00000110，如图我们对0端接非门，然后全接在8输入与非们，这样就可以产生一个开通脉冲，将这个开通脉冲接到具有翻转功能的D触发器的时钟端即可实现产生一个使黄灯亮的开通信号，此信号再与秒脉冲接在与们上，便可控制黄灯的闪烁与否了。当倒数计时器倒数到1s时，同样的方法可以产生一个关断脉冲，使黄灯停止闪烁。6s和1s刚好相差5s。这样黄灯便实现了闪烁5s就灭掉的功能。之所以选6s和1s而不选5s和0s是因为电路中有延迟现象，取6s和1s的间隔刚好可以实现我们的需求，因此我们选取了6s和1s这两个时刻作为我们的开通和关断时间点。图2-5-2黄灯控制3心得体会通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我通过这个方案包括设计了一套电路原理和电路连接图，和芯片上的选择。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。我趁着做课程设计的同时也对课本知识有了巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够