数电课程设计报告(交通灯)

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数电交通灯课程设计报告书

数电交通灯课程设计报告书

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书目录摘要 (1)Abstract (2)1、方案设计与论证 (3)1.1 系统方案设计与论证 (3)1.2 模块方案设计与论证 (3)1.2.1 控制模块方案 (3)1.2.2 显示模块方案 (4)1.2.3 交通灯模块方案 (4)1.2.4 调节模块方案 (4)1.2.5 电源模块方案 (4)1.3 总体设计思想 (5)2、系统硬件电路设计 (5)2.1 单片机模块设计 (5)2.2 显示模块设计 (6)2.3 交通灯模块电路设计 (7)2.4 按键调节电路设计 (7)3、交通灯软件设计 (7)3.1 主监控程序设计 (7)3.2 中断的程序设计 (8)3.3 按键的程序设计 (8)3.4 显示的程序设计 (9)4、性能测试 (9)4.1 LED交通灯与数码管的显示 (9)4.2 按键调试 (10)5、心得体会 (11)参考文献 (12)附件1 源程序 (13)附件2 总原理图 (20)附件3 元件清单 (21)摘要交通灯在交通环境中起着一个重要的角色,是交通管理的重要工具。

为实现十字路口交通灯最优控制,更大程度上的缓解交通压力,本实验设计了基于STC89C52单片机的智能交通灯控制系统,主要由单片机(MCU)、按键控制等模块组成。

系统包括人行道、车行道、以及基本的交通灯的功能。

除此之外,还具有倒计时、时间设置、根据具体情况手动控制等功能。

该系统能够实现对十字路口交通状况的简单控制,达到控制目的,经济效益,具有一定的应用前景。

关键词:STC89C52 交通灯AbstractTraffic lights in the traffic environment plays an important role, is an important tool for traffic management. To achieve the optimal control intersection traffic lights, greater ease traffic pressure, this experiment was designed based on the STC89C52 intelligent traffic control system, mainly by microcontroller (MCU), button control etc module. System including sidewalks, the driveway, and basic functions of the traffic lights. In addition, but also has the countdown, time setting, according to the specific circumstances of manual control etc. Function. The system can realize to the intersection traffic simple control to achieve control purposes, economic benefits, have certain application prospect.Keywords: STC89C52 the traffic lights交通信号灯控制器的设计1、方案设计与论证1.1 系统方案设计与论证根据实验设计要求,使得红、黄、绿三种LED灯在单片机的控制下作为两个交通通道的指示灯显示,并且使用数码管以减计数的方式显示每个通道的通行时间。

数电课程设计 交通灯设计

数电课程设计 交通灯设计

交通灯控制电路设计一、目的掌握、训练数字系统的综合设计方法;以及对各基本电路的功能运用和测试方法。

学习掌握各个基本电路之间级连和应当注意的事项;熟悉各基本电路的输入与输出应满足的条件。

正确阐述电路中各参数的意义。

学会在数字系统中正确使用数字集成电路。

学会查阅、读懂数字集成电路手册。

二、设计任务与要求设计一个十字交叉路口交通灯自动控制电路,其形式如右图,要求主干道和支干道两条交叉道路上的车辆交替行驶通过,每次通行时间可任意设定,现规定设为25秒。

在黄灯亮过5秒钟后,才能变换车辆通行道路方向及行人允许通过道路的方向。

在黄灯亮时,每秒钟闪亮一次,同时人行通道(斑马线)旁的报警喇叭也每秒钟响鸣一声。

三、设计原理与分析交通灯控制系统的原理框图如下图所示分析系统的逻辑功能及其框图,交通灯控制系统原理框图,主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。

秒脉冲信号发生器是系统中定时器的标准时钟信号源,译码器输出两组信号灯的控制信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统的主要部分,由它控制定时器和译码器的工作。

图中的:T L:表示主干道或支干道绿灯亮时的时间为25秒,即车辆正常通行的时间间隔。

在设定的时间内,T L = 1,设定的时间到,T L = 0。

T Y:表示黄灯亮的时间为5秒,在设定的时间内,T Y = 1,设定的时间到,T Y = 0。

S T:表示定时器到了规定的时间后,由控制器发出的状态转换信号。

由它控制定时器开始下一个工作状态的定时。

四、交通灯控制器的工作流程十字路口的交通灯控制器分为定时控制和计数控制。

定时控制就是定时器按要求设置,并发出的时间起始和终了信号来进行控制;计数控制既是在十字路口安装有摄像头及分析计数或红外探测计数设备;当这类计数设备,累计到在十字路口某条路上有一定的车辆数后,便立即发出状态转换信号控制控制器,使该条路上的交通灯改变成通行信号灯亮。

下面我们对定时控制十字路口的交通灯控制器进行分析。

数电课程设计——交通灯

数电课程设计——交通灯

数电课程设计课程名称:交通灯控制器******学号:**********专业:测控技术与仪器交通灯控制器设计一、设计任务和要求1.设计一个交通灯控制器,由两条主干道汇合成十字路口,在每个入口处设置两相位信号灯;分别为直行—红、黄、绿等;左转—红、黄、绿灯,六盏信号灯。

2.每个路口信号灯亮灭次序和时间为直行—绿灯30秒,黄灯5秒,红灯85秒;左转—绿灯20秒,黄灯5秒,红灯95秒。

3.各路口有两个倒计时显示器,分别显示直行和左拐倒计时状态。

4.黄灯亮时,为闪烁点亮方式。

二、方案论证1.各变量含义clk为单位脉冲信号,reset为清零信号,HSR、HSG、Y1分别为东西直行红黄绿灯,HLR、HLG、Y2分别为东西左拐红黄绿灯,SSR、SSG、Y3分别为南北直行红黄绿灯,SLR、SLG、Y4分别为南北左拐红黄绿灯;HS0,HL0,SS0,SL0分别为东西直行、东西左拐、南北直行、南北左拐倒计时。

2.信号灯状态表及每个状态倒计时3.显示器倒计时的实现通过设计一个逐渐递增的数x(从1不断加1,一直加到120),然后用一个数减去x就得到一个递减的数来作为计时器上显示的数。

例如:第一个状态为东西直行绿灯亮30秒,那么就用31—x(此时x从1一直加1到30)来表示绿灯的剩余倒计时时间;而到第二个状态则为东西左拐黄灯亮5秒,那么就用36—x(由于x是不断加1的数,那么此时x变为从31不断加1到35)来实现黄灯亮5秒的倒计时显示。

其他状态及其他方向倒计时与这两个例子一样,都是通过一个数减去x来实现的倒计时。

具体每个状态倒计时如下:case(z)8'd1:begin HS<=31-x;HL<=36-x;SS<=61-x;SL<=96-x;end8'd2:begin HS<=36-x;HL<=36-x;SS<=61-x;SL<=96-x;end8'd3:begin HS<=121-x;HL<=56-x;SS<=61-x;SL<=96-x;end8'd4:begin HS<=121-x;HL<=61-x;SS<=61-x;SL<=96-x;end8'd5:begin HS<=121-x;HL<=121-x;SS<=91-x;SL<=96-x;end8'd6:begin HS<=121-x;HL<=121-x;SS<=96-x;SL<=96-x;end8'd7:begin HS<=121-x;HL<=121-x;SS<=121-x;SL<=116-x;end8'd8:begin HS<=121-x;HL<=121-x;SS<=121-x;SL<=121-x;endz的取值分别表示8个状态,HS表示东西直行倒计时显示,HL表示东西左拐倒计时显示,SS表示南北直行倒计时显示,SL表示南北左拐倒计时显示。

数电课程设计(交通灯)

数电课程设计(交通灯)

引言交通的发达,标志着城市的发达,相对交通的管理则显得越来越重要。

对于复杂的城市交通系统,为了确保安全,保证正常的交通秩序,十字路口的信号控制必需按照一定的规律变化,以便于车辆行人能顺利地通过十字路口。

考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点,拟采用MCS - 51系列的单片机来实现十字路口交通信号灯的控制。

正常情况下,十字路口的红绿灯应交替变换,考虑紧急情况下,如有救护车或警车到来时,应优先让其通过。

在本文中,用发光二极管来模拟信号灯,救护车的优先通过请求信号由外部中断技术来模拟。

要求使用 8051定时器/ 计数器0,假设南北的通车时间为30 s ,东西的通车时间为20 s,外部中断的延时为15s ,要求对通行时间进行倒计时,从P0 口输出,在LED上显示并进行递减。

以此来实现十字路口交通灯的指示功能。

交通灯在安全行车过程中起着十分重要的作用, 现在交通灯一般设在十字路口, 在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯, 加上一个倒计时的显示计时器来控制行车, 对于一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用, 但根据实际行车过程中出现的情况, 主要有如下几个缺点: 1两车道让车轮流放行时间相同且固定, 在十字路口, 经常一个车道为主干道,车辆较多, 放行时间应该长些;另一车道为副干道, 车辆较少,放行时间短些。

2 没有考虑紧急车通过时, 两车道应采取的措施, 譬如, 有消防车通过执行紧急任务时, 两车道的车都应停止, 让紧急车通过。

根据行车过程中出现的实际情况, 如何全面有效地利用交通灯指示交通情况, 本人尝试用单片机来控制交通灯, 在软、硬件方面采取一些改进措施, 使交通灯在控制中灵活而有效。

传统的交通灯控制系统, 采用的基本上是3种控制方式。

手按: 交警在岗亭值守,人为进行红绿灯改变; 黄闪: 夜间无人值守时, 用每秒1次的黄灯闪亮,提醒司机安全驾驶; 程控: 以60s 作为一个时间单位。

数字电路课程设计——交通灯实验报告

数字电路课程设计——交通灯实验报告

一、课程设计题目交通灯控制系统设计二、设计的任务和要求1)在严格具有主、支干道的十字路口,设计一个交通灯自动控制装置。

要求:在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯;顺序无要求;2)设置一组数码管,以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间。

红(主:R,支:r)绿(主:G,支:g)黄(主:Y,支:y)三种颜色灯,由四种状态自动循环构成(Gr→Yr→Rg→Ry);并要求不同状态历时分别为:Gr:30秒,Rg:20秒,Yr,Ry:5秒。

三、系统总体设计方案及系统框图方案一:芯片设计(1)芯片功能及分配交通灯控制系统主要由控制器、定时器、译码器、数码管和秒脉冲信号发生器等器件组成。

秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源,译码器输出两组信号灯的控制信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统的主要部分,由它控制定时器和译码器的工作。

1)系统的计时器是由74LS161组成,其中应因为绿灯时间为30秒,所以绿灯定时器由两块74LS161级联组成.74LS161是4位二进制同步计数器,它具有同步清零,同步置数的功能。

2)系统的主控制电路是由74LS74组成,它是整个系统的核心,控制信号灯的工作状态。

3)系统的译码器部分是由一块74LS48组成,它的主要任务是将控制器的输出翻译成6个信号灯的工作状态。

整个设计共由以上三部分组成。

(2)设计原理:1)总体方案如图:2)各单元电路的设计:1. 秒脉冲信号发生器时钟信号产生电路主要由555定时器组成震荡器,产生稳定的脉冲信号,送到状态产生电路,状态产生电路根据需要产生秒脉冲,电路图如下图所示:2.主控制电路D1=Q1/Q2+/Q1Q2(/表示取非) D2=/Q2 CLK=CO2 CLR和PR均置1.主控制电路可产生00---->01---->10---->11----00控制信号。

3.红绿灯显示电路电路图如图:4. 计时部分电路A ) 计时器状态产生模块:设计要求对不同的状态维持的时间不同,限于实验室器材只提供74LS161.因要以十进制输出,且有一些状态维持时间超过10秒,则必须用两个74LS161分别产生个位和十位的数字信号。

数电课程设计报告(交通灯)

数电课程设计报告(交通灯)

前言现如今,随着人口和汽车的日益增长,城市交通日益拥挤,人们的安全问题也日益重要。

因此,红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。

交通信号灯常用于十字路口,用来控制车的流量,提高交叉口车辆的通行能力,减少交通事故。

有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。

自从交通灯诞生以来,其内部的电路控制系统就不断的被改进,设计方法也开始多种多样,从而使交通灯显得更加智能化、科学化、简便化。

尤其是近几年来,随着电子与计算机技术的飞速发展,电子电路分析和设计方法有了很大的改进,电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段,这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。

本设计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来实现设计交通控制信号灯。

本实验设计目的是培养数字电路的能力,掌握交通信号灯控制电路的设计方法。

设计任务及要求设计一个十字路口的交通灯定时控制系统,基本要求如下:(1)甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间都设为25秒。

(2)每次绿灯变红灯时,黄灯先亮5秒钟,才能变换运行车道。

(3)黄灯亮时,要求每秒钟闪亮一次。

(4)十字路口有数字显示灯亮时间,要求灯亮时间以秒为单位作减计数;(5)要求通行时间和黄灯亮的时间均可在0~99s内任意设定。

本设计由王宇同学完成。

由于所学知识有限,设计中难免出现错误,请老师批评指正。

目录第一章设计任务及设计目的 (1)第二章系统概述 (2)2.1 系统概述 (2)2.2 交通灯逻辑分析 (2)2.3总体设计方案 (2)第三章单元电路设计与分析 (5)3.1秒脉冲信号发生器的设计 (5)3.2定时器的设计 (5)3.3 控制器的设计 (6)3.4 显示电路的设计 (9)第四章综述及心得体会 (10)4.1 系统综述 (10)4.2 总结及心得体会 (10)附录 (12)附录一实验电路图 (12)附录二芯片引脚图 (13)附录三元器件清单 (16)附录四焊接电路板 (17)参考文献 (18)交通灯定时控制系统的设计、制作摘要:在城镇街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行;黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮表示该条道路允许通行。

数字电路课程设计报告(交通灯)

数字电路课程设计报告(交通灯)

西安邮电学院数字电路课程设计报告书——交通灯控制器院部名称:电子和信息学院专业名称:光电信息工程班级:光电0801学生姓名:陈笛(24)实习时间:2010年12月20日至2010年12月31日注释:交通灯控制器是可以自动控制交通灯并以倒计时的方式显示出时间来,方便行人和车辆在通行时有条不紊的通行,达到交通井然有序,出行人员安全快捷的到达目的地的效果。

本次实验的就是想通过这样的一个实例,来结合数字电路课程的学习共同实现这样的一个使用工具,达到理论和实践相结合的目的。

一:课程设计题目:交通灯控制器二:任务和要求:设计一个十字路口控制交通秩序的交通灯,满足以下条件:1.显示顺序为其中一组方向是绿、黄、红;另一方向是红、绿、黄。

2.设置一组数码管以倒计时的方式显示语序通行或禁止通行时间,其中支通道绿灯的时间是20s,另一个方向上主通道的绿灯亮的时间是30s,黄灯亮的时间都是5s.3.选做1:当任何一个方向出现特殊情况,按下手动开关,其中一个方向通行,倒计时停止,当特殊情况结束后,按下自动控制开关恢复正常状态。

4.选做2:用两组数码管实现双向倒计时显示。

三:总体方案的选择:1.交通灯控制器功能概述:交通灯控制器是可以自动控制交通灯,以倒计时的方式显示时间。

交通灯控制器是以七段显示数码管显示时间,用发光二极管来模拟交通灯。

实现这个交通灯控制器可以采用EPROM编程、RAM编程、可编程逻辑器件、单片机等实现。

但是在这次实验中我们采用基本的数字芯片和发光二极管来实现这样的要求,采用这样的方式是:提供了这些芯片,也学习了数字电路的知识,两者的结合刚好巩固了我们对理论的加深理解。

2.交通灯亮灭和时间的确定(考虑到有四种状态,所以采用两位二进制数来控制各种状态,且二进制数用D 触发器产生):00 东西红,主通道绿(30s ) 01 东西红,主通道黄(5s ) 10 东西绿,主通道红(20s ) 11 东西黄,主通道红(5s ) 3.方案的选择:本实验采用555电路,74ls161芯片,D 触发器,2—4译码器和七段显示数码管的相互连接来达到控制二极管发光和数码管的显示。

数电课程设计报告(交通灯)

数电课程设计报告(交通灯)

电子技术课程设计报告交通灯学院:电气学院专业班级:电子信息工程学生姓名:指导教师:刘正梅完成时间:20110715成绩:电子技术课程设计报告一. 设计要求设计一个由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口交通灯控制电路。

交通信号灯常用于交叉路口,用来控制车辆的流量,提高交叉路口车辆的通行能力,减少交通事故。

本交通灯设计主要由秒脉冲发生器、定时器、控制器、译码显示电路组成。

秒脉冲发生器由NE555产生脉冲,定时器由74LS160实现,控制器由74LS161和74LS14组成,译码电路采用74LS48和七段数码管来显示。

控制器通过ST信号对定时器进行控制,从而显示红黄绿灯的转换(1).在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间,要亮5s的黄灯作为过渡,以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外,设计5s计时显示电路(2).主、支干道交替通行,主干道每次放行60s,支干道每次放行45s,设计60s和45s计时显示电路(3).用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯,用传感器或逻辑开关代替传感器作检测车辆是否到来的信号二. 设计的作用、目的(1)熟悉集成电路的引脚安排。

(2)掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

(3)了解面包板结构及其接线方法。

(4)了解数字交通灯控制电路的组成及工作原理。

(5)学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。

(6)熟悉数字交通灯控制电路的设计与制作。

三. 设计的具体实现1.系统概述2.简单介绍系统设计思路与总体方案的可行性论证,各功能块的划分与组成,全面介绍总体工作过程或工作原理。

十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全通行。

有一人主干道和一个支干道的十字路口如图所示。

每边都设置了红、绿、黄色信号灯。

红灯亮表示禁止通行,绿灯亮表示可以通行,在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒鈡,以便让停车线以外的车辆停止运行。

因为主干道上的车辆多,所以主干道放行的时间要长。

1)主干道方向绿灯亮,支干道方向红灯亮。

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前言现如今,随着人口和汽车的日益增长,城市交通日益拥挤,人们的安全问题也日益重要。

因此,红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。

交通信号灯常用于十字路口,用来控制车的流量,提高交叉口车辆的通行能力,减少交通事故。

有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。

自从交通灯诞生以来,其内部的电路控制系统就不断的被改进,设计方法也开始多种多样,从而使交通灯显得更加智能化、科学化、简便化。

尤其是近几年来,随着电子与计算机技术的飞速发展,电子电路分析和设计方法有了很大的改进,电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段,这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。

本设计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来实现设计交通控制信号灯。

本实验设计目的是培养数字电路的能力,掌握交通信号灯控制电路的设计方法。

设计任务及要求设计一个十字路口的交通灯定时控制系统,基本要求如下:(1)甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间都设为25秒。

(2)每次绿灯变红灯时,黄灯先亮5秒钟,才能变换运行车道。

(3)黄灯亮时,要求每秒钟闪亮一次。

(4)十字路口有数字显示灯亮时间,要求灯亮时间以秒为单位作减计数;(5)要求通行时间和黄灯亮的时间均可在0~99s内任意设定。

本设计由王宇同学完成。

由于所学知识有限,设计中难免出现错误,请老师批评指正。

目录第一章设计任务及设计目的 (1)第二章系统概述 (2)2.1 系统概述 (2)2.2 交通灯逻辑分析 (2)2.3总体设计方案 (2)第三章单元电路设计与分析 (5)3.1秒脉冲信号发生器的设计 (5)3.2定时器的设计 (5)3.3 控制器的设计 (6)3.4 显示电路的设计 (9)第四章综述及心得体会 (10)4.1 系统综述 (10)4.2 总结及心得体会 (10)附录 (12)附录一实验电路图 (12)附录二芯片引脚图 (13)附录三元器件清单 (16)附录四焊接电路板 (17)参考文献 (18)交通灯定时控制系统的设计、制作摘要:在城镇街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行;黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮表示该条道路允许通行。

交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,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。

第一章设计任务及设计目的1.1设计任务及要求设计一个十字路口的交通灯定时控制系统,基本要求如下:(1)甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间都设为25秒。

(2)每次绿灯变红灯时,黄灯先亮5秒钟,才能变换运行车道。

(3)黄灯亮时,要求每秒钟闪亮一次。

(4)十字路口有数字显示灯亮时间,要求灯亮时间以秒为单位作减计数;(5)要求通行时间和黄灯亮的时间均可在0~99s内任意设定。

1.2设计目的(1)熟悉集成电路的引脚安排。

(2)掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

(3)了解PCB板结构及其接线方法。

(4)了解数字交通灯控制电路的组成及工作原理。

(5)学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。

(6)熟悉数字交通灯控制电路的设计与制作。

第二章系统概述2.1系统概述:系统由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码显示器、信号灯显示器五大部分组成。

其中秒脉冲信号发生器用于给各个组成部分提供脉冲信号,通过定时器向控制器发出三种定时信号,使相应的发光二极管发光。

译码显示器在控制器的控制下,改变交通灯信号,产生倒计时时间显示,控制器根据定时器的信号,进行状态间的转换,使显示器的显示发生相应转变。

2.2交通灯逻辑分析:图1表示甲车道和乙车道的十字路口交通灯系统,每条道路设一组信号灯,每组信号灯由红、黄、绿3个灯组成,绿灯表示允许车辆通行,红灯表示禁止通行,黄灯为过渡灯,表示该车道上已过停车线的车辆继续通行,未过停车线的车辆禁止通行。

图1 交通灯控制系统原理框图2.3总体设计方案:图1为交通灯的一个整体设计框图。

系统主要由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码器、信号灯显示器组成。

其中控制器是核心部分,由它控制定时器和译码器的工作,秒脉冲信号发生器产生定时器和控制器所需的标准时钟信号,译码器输出两路信号灯的控制信号。

图中TL、TY为定时器的输出信号,ST为控制器的输出信号。

TL :表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒,即车辆正常通行的时间间隔。

定时时间到,TL=1,否则TL=0。

TY :表示黄灯亮的时间间隔为5秒。

定时时间到,TY=1,否则,TY=0。

ST :表示定时器到了规定的时间后,由控制器发出状态转换信号,由它控制定时器开始下一个工作状态的定时。

因此,用定时器分别产生两个时间间隔后,向控制器发出“时间已到”的信号,控制器根据定时器的信号,决定是否进行状态转换。

如果肯定,则控制器发出状态转换信号S T,定时器开始清零,准备重新计时。

交通灯控制器的控制过程分为四个阶段,对应的输出有四种状态,分别用S0、S1、S2、S3表示。

S0状态:甲车道绿灯亮,乙车道红灯亮,此时甲车道允许车辆通行,乙车道禁止车辆通行。

当甲车道绿灯亮够规定的时间后,控制器发出状态转换信号,系统进入下一个状态。

S1状态:甲车道黄灯亮,乙车道红灯亮,此时甲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,乙车道禁止车辆通行。

当甲车道黄灯亮够规定时间后,控制器发出状态转换信号,系统进入下一个状态。

S3状态:甲车道红灯亮,乙车道绿灯亮。

此时甲车道禁止车辆通行,乙车道允许车辆通行,当乙车道绿灯亮够规定时间后,控制器发出状态转换信号,系统进入下一个状态。

S2状态:甲车道红灯亮,乙车道黄灯亮。

此时甲车道禁止车辆通行,乙车道允许超过停车线的车辆通行,而未超过停车线的车辆禁止通行。

当乙车道红灯亮够规定的时间后,控制器发出状态转换信号,系统进入下一个状态------S0状态。

S0、S1、S2、S3状态分别分配状态编码为00、01、10、11,由此得到控制器的状态,如表1所示。

表1状态转换表控制器状态信号灯状态车道运行状态(00)甲绿,乙红甲车道通行,乙车道禁止通行S(01)甲黄,乙红甲车道缓行,乙车道禁止通行S1(11)甲红,乙绿甲车道禁止通行,乙车道通行S3(10)甲红,乙黄甲车道禁止通行,乙车道缓行S2控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。

为简便起见,把灯的代号和灯的驱动信号合二为一,并作如下规定:AG=1:甲车道绿灯亮;BG=1:乙车道绿灯亮;AY=1:甲车道黄灯亮;BY=1:乙车道黄灯亮;AR=1:甲车道红灯亮;BR=1:乙车道红灯亮。

由此得到交通灯的ASM图,如图2所示:图2交通灯控制系统的ASM图第三章单元电路设计与分析3.1秒脉冲信号发生器的设计:本实验采用555定时器组成秒脉冲信号发生器。

因为该电路的输出脉冲的周期T≈0.7(R1+2R2)·C,若T=1s,令C2=10μf,R1=47KΩ,那么R2≈47KΩ。

其它参数为:C1=10nF。

如图3所示。

图3 秒脉冲信号发生器3.2定时器的设计:用74LS190直接构成减法计数器,时钟脉冲上升沿到来时,在控制信号S T的作用下,计数器以减计数向控制器提供T Y、T L的时间信号。

74LS190是同步十进制可逆计数器,用它进行减计数与数字显示倒计时相符合。

74LS190可以级联,只需要2片即可向控制器提供TL、TY的信号,倒计数可在数字显示电路中实现。

用74190节省材料,节约成本,而且由于经常应用,因而使用起来较方便,具有其独特的优良性。

如图4所示。

图中U4为个位计数器,U2为十位计数器。

U4由555定时器供给其脉冲。

当其从9计数到0时,产生一个低电平,随即有一个上升沿,供给U2做时钟脉冲,此时U2计数减一,实现两片芯片的级联。

由于整个电路是从30计数,减一到01,再恢复至30,重新开始计数,所以,芯片由二者的TC共同与非再置数。

输入分别为0000(0)和0011(3)。

图4 定时器电路图3.3控制器的设计: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。

从ASM图可以列出控制器的状态转换表,如图5所示。

输入输出现态状态转换条件次态状态转换信号Q1n Q0n TL TY Q1n+1Q0n+1ST0 0 0 0 0 10 11 1 1 1 1 0 1 0 0 X1 XX 0X 10 X1 XX 0X 10 00 10 11 11 11 01 00 01111根据表2,写出状态方程和状态转换信号方程为:Q1n+1 =Q1n Q0n T Y + Q1n Q0n + Q1n Q0n T YQ0n+1 = Q1n Q0n T L + Q1n Q0n + Q1n Q0n T SS T= Q1n Q0n T L + Q1n Q0n T Y + Q1n Q0n T Y + Q1n Q0n T S用四选一数据选择器和D触发器实现,设A1A0= Q1n Q0n,其他变量通过数据输入端输入。

数据选择器用74LS153,触发器用74LS74。

设计中将触发器的输出看作逻辑变量,将T L、T S看作输入信号,按照由数据选择器实现逻辑函数的方法实现以上三个逻辑函数,并将触发器的现态值加到数据选择器的选择变量端,数据选择器的输入端信号可以根据状态方程和转换信号方程得出。

就可得到控制器的原理图,触发器的时钟输入端输入秒脉冲。

系统的输出是在Q1Q0驱动下的六个发光二极管,各状态与信号灯的关系由表2给出,因此,得到二极管信号与控制器状态变量的关系为:甲车道:AG= Q1’*Q0’AY= Q1’*Q0AR=Q1乙车道:BG= Q1*Q0BY= Q1*Q0’BR= Q1’电路如图5所示。

图5 控制器电路图表3信号灯与控制器状态编码表3.4显示电路的设计:采用74LS190进行减计数,然后将输出通过7448接到七段显示译码器上。

7448是用来驱动共阴数码管的。

如图6所示。

图6 数码管显示电路第四章综述及心得体会4.1 系统综述:通过分析交通灯控制系统的要求可知,整个系统主要由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码显示器构成。

其中,秒脉冲信号发生器由555定时电路组成;定时器由两片同步十进制减法计数器74LS190芯片及若干与非门、非门、与门共同组成;控制器由一片数据选择器74LS153及一片双D触发器74LS74芯片构成;译码显示器由两片74LS190、两片译码管驱动芯片7448和两个七段数码管构成。

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