智能交通灯的设计(数字电子技术)

方案二相对比较简单，主要由定时器和时序逻辑电路的相互作用来控制递减的数字显示和交通灯的转变。每个干道的通行时间分别与2个状态对应，为了简化电路，采用仅对干道通（禁）行时间状态控制的参考设计方案，交通灯的控制根据干道通行时间分段实现。在一般状况下，由自动控制系统来控制定时器以达到交通状况的转变；一旦发生突发事件，可以有人为控制自动按钮以改变定时器，从而改变时序逻辑电路的波形，最后达到交通灯。
当某车道绿灯亮时，允许车辆通行，同时定时器开始计时，当计时到45S时，则 输出为1，否则， =0；
当某车道黄灯亮后，定时器开始计时，当计时到5S时， 输出为1，否则 =0。
为状态转换信号，当定时器计数到规定的时间后，由控制器发出状态转换信号，定时器开始下一个工作状态的定时计数。
2.1.2
图2-2方案二原理框图
方案三是运用EDA技术，使用Verilog HDL语言编写音乐发生器的程序，借助quartus软件对程序进行仿真方案选择。
2.3
通过这三个方案的对比,由第二个方案用的是555定时器来计时,所以无法显示倒计时的时间。定时采用倒记时的方式，这里可以用二-----十进制计数器，这里我们用74LS191加减计数器来完成计数功能，并通过数码管显示出来。定时的起始信号由状态控制电路给出，当一种定时时间结束的信号输入到状态控制电路时，由控制电路去启动、关闭三色交通灯或启动另一种倒计时电路。我觉得第一个方案更符合我们的实际要求,故选择第一个方案。
关键词：交通灯，设计，电路仿真
Abstract：The emergence of traffic lights so that traffic can be effective control, for ease traffic flow, improve the road capacity, the effect of significantly reducing traffic accidents. Through the use of digital circuitry on the traffic lights control circuit design, to enable the traffic lights control circuit at a crossroads with two sets of automatic control of digital signal red, yellow and green traffic lights approach the status of the conversion, command a variety of vehicles and pedestrians safe passage to achieve automated traffic management at the crossroads. Therefore, in the course design, the traditional design methods will be based at the same time the introduction of electronic design automation technology, the analog signal into a digital signal, use this powerful tool for digital logic, At the same time also used the Protel software and some digital logic devices, to design that can be controlled by traffic lights.
1.1
随着中国加入WTO，我们不但要在经济、文化、科技等各方面与国际接轨，在交通控制方面也应与国际接轨。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。因此，
1.2
通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计,提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法,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
2.1.3
交通灯的电路由下载电路及外围电路组成，所用到的器件有EMP7064SLC44芯片、钟振、发光二极管、电阻和导线。EDA流程图如图2-3所示：
图2-3交通灯EDA流程图
2.2
方案一中控制器应该由秒信号发生器、计数器、译码器、显示器、控制器、译码驱动电路及信号灯等7部分组成，其原理图如上图。该电路的工作原理是：用秒信号发生器产生1s的周期信号作为计数器的时钟脉冲；用计数器分别计数5s、30s,计数器的输出经译码器送显示器，显示红、黄、绿灯点亮的时间，同时向控制器发出状态转换信号。控制器以计数器的归零信号作为时钟脉冲进行状态的转换，其输出分两路：一是控制信号灯译码电路，驱动信号灯的点亮；二是控制计数器，使其归零。
（1）A车道绿灯亮，B车道红灯亮，此时A车道允许车辆通行，B车道禁止车辆通行。当A车道绿灯亮能够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统转入下一个状态。
（2）A车道黄灯亮，B车道红灯亮，此时A车道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，B车道禁止车辆通行。当A车道黄灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统转入下一个状态。
图3-1中由陶瓷振荡器、电阻、电容和4060内含的振荡电路共同构成32768
3.1.2
74LS16
图
其功能表如表
表3-1 74LS161功能表
输入
输出
MR
CLK
TC
CEP
CET
P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
0
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
0
0
0
0
1
↑
0
Ф
Ф
d
c
b
a
d
c
b
a
1
↑
1
0
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Q3
Q2
Q1
Q0
1
↑
智能交通灯的设计
摘要：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，减少交通事故有明显效果。通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计,提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法,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.因此，在本次课程设计里，将以传统的设计方法为基础，同时引入了电子设计自动化技术，将模拟信号转化为数字信号，利用了数字逻辑这一强大工具，同时还运用了Protel软件和一些数字逻辑器件，来设计了可控制的交通信号灯。
则有表3-3所示的译码器输入和输出之间的对应关系。
3-4Leabharlann AG=BG=图3-6 译码器电路
3.2
3.2.1
4060内含的振荡电路、74LS160、
发光二极管、电阻、电容、JK触发器、逻辑门等。
3.2.2
秒脉冲发生器见图3-1，图中C1=10PF,C2=39PF;R1=330K
表3-3控制器状态转换表
输入
输出
现态
状态转换条件次态状态转换信号
10
10
11
11
21
21
1 0
1 0
0× 0 0 0
1 × 0 1 1
× 0 0 1 0
× 1 1 1 1
0 × 1 1 0
1 × 1 0 1
× 0 1 0 0
× 1 0 0 1
根据表3-3，写出状态方程和状态转换信号方程为
以上三个逻辑函数可用多种方法实现，本设计采用四选一数据选择器74LS153来实现，这种方法比较简单。
图3-5中R和C构成上电复位电路，保证触发器的初始状态为0，复触发器的时钟输入端输入1
图3-5 控制器电路图
3.1.4
译码器的作用是将控制器输出
定义：A车道绿灯亮为AG=1，A车道绿灯灭为AG=0；A车道黄灯亮为AY=1，A车道黄灯亮为AY=1,A车道黄灯灭为AY=0；A车道红灯亮为AR=1,A车道红灯灭为AR=0。B车道绿灯亮为BG=1，B车道绿灯灭为BG=0；A车道黄灯亮为BY=1，A车道黄灯亮为BY=1,B车道黄灯灭为BY=0；B车道红灯亮为BR=1,B车道红灯灭为BR=0。
表3-2控制器状态表：
控制状态
信号灯状态
车道运行状态
（00）
A绿灯，B红灯
A车道通行，B车道禁止通行
（01）
A黄灯，B红灯
A车道过线车通行，未过线车禁止通行，B车道禁止通行
（11）
A红灯，B绿灯
A车道禁止通行，B车道通行
（10）
A红灯，B黄灯
A车道禁止通行，B车道过线车通行，未过线车禁止通行
控制器的输入为触发器的现态以及
1
Ф
0
Ф
Ф
Ф
Ф
Q3
Q2
Q1
Q0
1
↑
1
1
1
Ф
Ф
Ф
Ф
状态码加1
以秒脉冲作为计数器的计数脉冲，设计一个四十五进制和五进制的计数器，如图3-3所示。
图3-3 定时器电路
3.1.3
控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。按照图2-3的状态转换图，控制器有4个状态，因此可由两个触发器构成，本设计中选用两个JK触发器产生4个状态。
2
通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，主要提出了三种技术方案来实现系统功能。下面我将首先对这三种方案的组成框图和实现原理
2.1
城市路口交通信号控制系统大体上分为三种类型：定周期的信号机、多时段且具有无电缆协调功能的微电脑型信号机以及联网式自适应多想为智能型信号机。具体采用哪种类型，应根据其应用场合及特点加以确定。其中，第一种类型以其成本低，设计简单，安装及维护方便等特点得到了广泛应用。本文讨论的交通灯控制系统就属于该种类型。该交通灯控制系统主要由时间发生器电路、信号灯定时电路、数字显示电路、手动与自动控制电路等几个部分组成。