交通信号灯控制器实验报告

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实验2交通信号灯控制器一

实验2交通信号灯控制器一

实验2交通信号灯控制器一,实验目的1,学习数字电路中译码器,计数器,数据选择器等单元电路的综合应用.2,学习电子线路的调试方法.二,实验原理1,功能要求(1)a,b分别代表两个方向(十字交叉)的道路.(2)a 道和b道均有红,绿,黄三种信号灯.(3)两个方向自动控制交替通行,并要求两个方向每次均通行30秒.(4)在绿灯变红灯时,先由绿灯变黄灯,5秒后,再由黄灯变成红灯,此时另一方向由红灯变为绿灯.2,设计方案(1)s0状态表示a道绿灯亮,b道红灯亮,30秒定时器开始计时,且通车时间不超过30秒;(2)s1状态表示a道通车时间已达到30秒,此时,a道黄灯亮,b道红灯亮,5秒定时器开始计时;(3)s2状态表示a道黄灯时间已超过5秒,此时,a道红灯亮,b道绿灯亮,30秒定时器开始计时;(4)s3状态表示b道通车时间已超过30秒,此时,a道红灯亮,b道绿灯亮,5秒定时器开始计时;以后当b道黄灯亮计时超过5秒时,接s0状态.(5)a,b 两道红,黄,绿三个灯分别用ra,ya,ga和rb,yb,gb表示.灯亮用"1"表示,灯不亮用:"0"表示.则两个方向信号灯的4种状态,如下表所示.信号灯输出状态表输出状态gayaragbybrbs0100001s1010001s2001100s3001010电路设计(1)30秒和5秒定时器如图,选用74ls161分别构成30秒和5秒定时器电路,c为控制信号.当时,30秒定时器开始计时,禁止5秒定时器计时;当c=1时,5秒定时器开始计时,禁止30秒定时器计时.(2)控制部分当满足b道5秒定时器超过5秒,t5=1时,a道绿灯亮,b道红灯亮.当满足a道30秒定时器超过30秒,t30=1时,a道黄灯亮,b道红灯亮.当满足a道5秒定时器超过5秒,t5=1时,a道红灯亮,b道绿灯亮.当满足b道30秒定时器超过30秒,t30=1时,a道红灯亮,b道黄灯亮.①利用74ls161进行控制根据上述分析得到控制激励表如下:现态(编码)条件次态(编码)方式ctpga ya ra gb yb rb cs0(0 0)t30=0s0(0 0)保持01 0 0 0 0 1 0t30=1s1(0 1)计数1s1(0 1)t5=0s1(0 1)保持00 1 0 0 0 1 1t5=1s2(1 0)计数1s2(1 0)t30=0s2(1 0)保持00 0 1 1 0 0 0t30=1s3(1 1)计数1s3(1 1)t5=0s3(1 1)保持00 0 1 0 1 0 1t5=1s0(0 0)计数1由于只有4个状态,因此只用2位二进制编码即可.根据74ls161的控制激励表,很容易得到控制输出表达式ctp=s0·t30+s1·t5+s2·t30+s3·t5c=s1+s3=qaga=s0 ya=s1 ra=s2+s3=qbgb=s2 yb=s3 rb=s0=s1=qb4,逻辑电路图ctp的可利用四选一数据选择器74ls153实现,如图:三,设备和器件1,数字电路实验装置2,数字频率计3,74ls161×4,74ls138×1,74ls153×1 ,74ls00×1,74ls04×1.四,实验内容由于实验电路中使用器件较多,实验前必须合理安排各器件在实验装置上的位置,使电路逻辑清楚,接线较短.按如下步骤完成设计:画出电路逻辑图并分析工作原理.根据原理图选好元器件.用计算机绘出电路图.通电工作,调试(1hz)和10hz)信号可选用数字电路实验装置上的信号输出).写出课程设计报告,分析故障产生原因,说明解决办法....。

交通信号灯的plc控制实验报告

交通信号灯的plc控制实验报告

交通信号灯的PLC控制实验报告1. 引言交通信号灯是城市交通管理中不可或缺的一部分。

在过去的几十年里,随着科技的发展,人们开始使用PLC(可编程逻辑控制器)来控制交通信号灯,以提高交通流量的效率和安全性。

本实验旨在通过PLC控制交通信号灯的过程,介绍PLC的基础知识和应用。

2. 实验目的本实验的主要目的是通过搭建一个基于PLC的交通信号灯控制系统,实现信号灯的自动切换和交通流量的控制。

具体目标如下:•了解PLC的基本工作原理和编程方法•掌握交通信号灯的控制逻辑和时序•使用PLC软件进行信号灯控制程序的编写和调试3. 实验设备和材料本实验所需的设备和材料如下:•PLC控制器•交通信号灯模型•电源线•编程软件4. 实验步骤步骤1:PLC控制器的连接首先,将PLC控制器与电源线连接,并确保电源正常供电。

接下来,将交通信号灯模型与PLC控制器连接,确保信号灯能够通过PLC控制器进行控制。

步骤2:PLC编程软件的安装与设置在计算机上安装PLC编程软件,并根据软件的操作指南进行设置。

确保软件与PLC控制器成功连接,以便进行后续的编程和调试操作。

步骤3:PLC程序的编写根据交通信号灯的控制逻辑和时序,使用PLC编程软件编写相应的PLC程序。

程序的编写主要包括以下几个方面:•定义输入信号:根据实际情况,定义输入信号,如检测车辆和行人的传感器信号。

•定义输出信号:根据实际情况,定义输出信号,如交通信号灯的红、黄、绿灯控制信号。

•编写控制逻辑:根据交通信号灯的控制规则和时序要求,编写PLC 程序的控制逻辑。

例如,当检测到车辆或行人通过传感器时,相应的信号灯应亮起。

步骤4:PLC程序的调试与测试在编写完PLC程序后,进行程序的调试和测试。

通过PLC编程软件提供的仿真功能,模拟输入信号的变化,观察输出信号和交通信号灯的状态变化是否符合设计要求。

如有问题,及时修改程序并重新调试。

步骤5:实验结果分析根据实际测试结果,对实验结果进行分析和总结。

交通灯控制实验报告

交通灯控制实验报告

交通灯控制实验报告交通灯控制实验报告引言:交通灯是城市交通管理的重要组成部分,通过对交通流量的控制,有效地维护交通秩序和安全。

本次实验旨在通过搭建一个简单的交通灯控制系统,探究不同交通流量下的信号灯变化规律,并分析其对交通流畅度和效率的影响。

实验装置:实验装置由红、黄、绿三种颜色的LED灯组成,分别代表红灯、黄灯和绿灯。

通过按键控制,可以切换不同灯光的显示状态。

在实验过程中,我们将模拟不同交通流量情况下的信号灯变化。

实验过程:1. 低交通流量情况下:首先,我们模拟低交通流量情况。

设置红灯时间为20秒,绿灯时间为30秒,黄灯时间为5秒。

在这种情况下,红灯的时间较长,确保道路上的车辆能够安全通过。

绿灯时间相对较短,以充分利用交通资源,提高交通效率。

黄灯时间较短,用于过渡信号灯变化。

2. 中等交通流量情况下:接下来,我们模拟中等交通流量情况。

设置红灯时间为30秒,绿灯时间为40秒,黄灯时间为5秒。

在这种情况下,红灯时间相对较长,确保道路上的车辆能够顺利通过。

绿灯时间适中,以保持交通的流畅性。

黄灯时间依然较短,用于过渡信号灯变化。

3. 高交通流量情况下:最后,我们模拟高交通流量情况。

设置红灯时间为40秒,绿灯时间为50秒,黄灯时间为5秒。

在这种情况下,红灯时间最长,确保道路上的车辆能够完全通过。

绿灯时间相对较长,以缓解交通压力,提高交通效率。

黄灯时间仍然较短,用于过渡信号灯变化。

实验结果:通过实验观察,我们发现不同交通流量下的信号灯变化对交通流畅度和效率有着明显的影响。

在低交通流量情况下,红灯时间较长,确保车辆安全通过,但可能导致交通效率稍有降低。

在中等交通流量情况下,信号灯的设置更加平衡,保证了交通的流畅性和效率。

而在高交通流量情况下,红灯时间最长,确保车辆完全通过,但也导致交通效率相对较低。

结论:通过本次实验,我们得出了以下结论:交通灯的设置应根据不同交通流量情况进行合理调整,以保证交通的流畅性和效率。

交通信号灯实验报告

交通信号灯实验报告

交通信号灯实验报告一、引言交通信号灯是城市交通管理中重要的组成部分,它通过信号指示交通流向,确保道路交通的有序进行。

本文基于对交通信号灯的实验观察和数据分析,旨在探讨信号灯在交通流控制方面的效果,并评估其对车辆和行人的影响。

二、实验方法1. 实验装置与设置在一条拥有车辆和行人交叉流动的道路上,我们设置了一组交通信号灯,并通过定时和'感应设备进行调控。

该交通信号灯分为红、绿、黄三个信号灯,每个信号灯的显示时间均可进行调整。

2. 实验观测与数据采集我们在实验过程中观测并记录了道路上车辆和行人的流动情况,同时还记录了交通信号灯每个信号灯的显示时间以及通过信号灯的车辆和行人数量。

三、实验结果与数据分析1. 交通流控制交通信号灯对交通流控制起到了关键作用。

通过分析实验数据,我们发现交通信号灯的定时控制能够在车辆和行人之间合理划分时间,避免交通事故因冲突而产生。

此外,通过在交通信号灯设置感应设备,能够根据道路的实际情况进行智能调控,使交通流畅度得到进一步提高。

2. 车辆延误与行程时间车辆延误是指车辆在通过交通信号灯时多余的等待时间。

我们通过观察交通信号灯绿灯显示时间和通过车辆数目的关系,发现在设置合理的绿灯显示时间下,车辆延误时间可以得到一定的缓解。

然而,当车辆流量高峰期,延误时间仍然较长,这表明仅靠信号灯的优化仍然无法完全解决交通拥堵问题。

3. 行人过街安全与效率交通信号灯不仅对车辆流量进行调控,也对行人过街提供了安全保障。

我们观察到,适当的行人过街时间设置能够保证行人过街的安全性,避免与车辆发生冲突。

同时,设置行人过街时间对行人效率也具有重要意义,过长的等待时间适得其反,可能导致行人不遵守交通信号灯的规定,增加交通事故的风险。

四、结论通过交通信号灯实验观察和数据分析,我们得出以下结论:1. 交通信号灯对交通流控制起到重要作用,能够在车辆和行人之间合理划分时间,保证道路交通有序进行。

2. 车辆延误时间可以通过合理设置交通信号灯的绿灯显示时间进行缓解,但仅靠信号灯的优化无法完全解决交通拥堵问题。

交通信号灯控制器实验报告

交通信号灯控制器实验报告

交通信号灯控制器实验报告交通信号灯控制器⼀、设计任务及要求 (2)⼆、总体⽅案设计以及系统原理框图 (2)2.1、设计思路 (2)2.2、各模块相应的功能 (2)2.3、系统原理图 (3)三、单元电路设计 (3)3.1、车辆检测电路 (3)3.2、主控电路 (4)3.3、灯控电路 (5)3.4、计时控制电路 (6)3.5、计时显⽰电路 (6)3.6、反馈控制电路 (7)3.7、置数电路 (7)3.8、时基电路 (7)四、⼯作原理 (8)五、电路的软件仿真及结果分析 (8)5.1、时基电路(555接成的多谐振荡器)的电路图以及波形的显⽰ (8)5.2、结果分析 (10)六、电路的组装调试 (10)6.1、使⽤的主要仪器和仪表 (10)6.2、调试电路的⽅法和技巧 (10)6.3、调试中出现的问题、原因和排除⽅法 (11)七、收获、存在的问题和进⼀步的改进意见 (11)7.1、存在的问题和进⼀步的改进意见 (11)7.2、收获以及⼼得体会 (12)附录⼀:电路所⽤元器件 (14)附录⼆:电路全图 (15)附录三:实际电路图 (16)⼀、设计任务及要求在⼀个主⼲道和⽀⼲道汇交叉的⼗字路⼝,为了确保车辆⾏车安全,迅速通⾏,设计⼀个交通信号灯控制电路,要求如下:1、⽤两组红、绿、黄发光⼆极管作信号灯,分别指⽰主道和⽀道的通⾏状态。

2、通⾏状态⾃动交替转换,主道每次通⾏30秒,⽀道每次通⾏20秒,通⾏交替间隔时为5秒。

3、通⾏状态转换依照“主道优先”的原则,即:当主道通⾏30秒后,若⽀道⽆车则继续通⾏;当⽀道通⾏20秒后,只有当⽀道有车且主道⽆车时才允许继续通⾏。

(⽤按键模拟路⼝是否有车)4、设计计时显⽰电路,计时⽅式尽量采⽤倒计时。

⼆、总体⽅案设计以及系统原理框图2.1、设计思路本次设计采⽤模块划分的⽅法,每个模块完成⼀项功能,最后将各个模块连接起来,设计完成后,⽤Multisim进⾏仿真,仿真成功后,再去实验室焊接调试。

交通信号灯控制系统设计实验报告

交通信号灯控制系统设计实验报告

交通信号灯控制系统设计实验报告设计目的:本设计旨在创建一个交通信号灯控制系统,该系统可以掌控红、绿、黄三种交通信号灯的工作,使其形成一种规律的交替、循环、节奏,使车辆和行人得以安全通行。

设计原理:在实际的交通灯系统中,通过交通灯控制器控制交通灯的工作。

一般采用计时器或微电脑控制器来完成,其中微电脑控制器可以方便地集成多种控制模式,并且灵活易于升级。

在本设计中,我们采用了基于Atmega16微控制器的交通信号灯控制系统。

该系统通过定时器中断、串口通信等技术来实现。

由于控制的是三个信号灯的交替,流程如下:绿灯亮:红灯和黄灯熄灭绿灯由亮到灭的时间为10秒黄灯亮:红灯和绿灯熄灭黄灯由亮到灭的时间为3秒红灯亮:绿灯和黄灯熄灭红灯由亮到灭的时间为7秒重复以上过程硬件设计:整个系统硬件设计包含ATmega16控制器、射频芯片、电源模块和4个灯组件。

ATmega16控制器采用DIP封装,作为主要的控制模块。

由于需要串口通信和遥控器控制,因此添加了RF24L01射频芯片。

该射频芯片可以很方便地实现无线通信和小型无线网络。

4个灯组件采用红、绿、黄三色LED灯与对应300Ω电阻并连。

电源模块采用5V稳压电源芯片和电容滤波,确保整个系统稳定可靠。

软件设计:通过ATmega16控制器来实现交通信号灯控制系统的功能。

控制器开始执行时进行初始化,然后进入主循环。

在主循环中,首先进行红灯亮的操作,接着在计时时间到达后执行黄灯亮的过程,然后执行绿灯亮的过程,再到计时时间到的时候执行红灯亮的过程。

每个灯持续时间的计时采用了定时器的方式实现,在亮灯过程中,每秒钟进行一次计数,到达相应的计数值后,切换到下一步灯的操作。

在RF24L01射频芯片的支持下,可以使用无线遥控器来对交通信号灯的控制进行远程控制。

在系统初始化完成后,通过串口通信对RF24L01进行初始化,然后进入控制循环。

在这个控制循环中,接收到遥控器的指令后,进行相应的控制操作,如开、关灯等。

交通信号灯的实验报告

交通信号灯的实验报告

中南林业科技大学涉外学院实习报告名称:交通灯控制器姓名:***学号:********专业班级:电子信息工程一班时间:2011-10-5地点:林科大涉外学院目录任务和性能指标 (2)实现(设计)方案 (3)系统设计 (4)调试及性能分析 (6)性能分析: (7)相关知识概述 (7)心得体会 (7)参考文献 (8)任务和性能指标本电路设计一个交通灯控制器,需要达到的目的如下:一个周期64秒,平均分配,前32秒红灯1与绿灯2亮,后32秒绿灯1与红灯2亮。

在红灯1与绿灯2亮的期间的后8秒黄灯1、2闪烁,且在这期间红灯1与绿灯2同时亮。

闪烁频率为2。

在绿灯1与红灯2亮的期间的后8秒黄灯1、2闪烁,且在这期间绿灯1与红灯2同时亮。

闪烁频率为2。

实现(设计)方案为了达到目的,需要设计一个控制电路,这就需要一个脉冲信号发生器,一个二进制加法计数器,一个十进制减法计数器,红灯与绿灯以及黄灯是否亮由二进制加法计数器的输出状态来决定。

因此,设计一个组合逻辑电路,它的输入信号就是二进制加法计数器的输出信号,它的输出就是发光二级管的控制信号。

因此,需要一个组合逻辑电路,六个发光二级管(两个红色发光二极管、两个绿色发光二极管、两个黄色发光二极管)电路,555脉冲振荡器,4024计数器,74LS193计数器,数码管显示电路。

其结构图如下:本电路中的组合逻辑电路的输入信号为二进制计数器的输出信号,输出要控制六个发光二级管不同时刻的状态。

红灯1与绿灯2的状态相同,红灯2与绿灯1的状态相同,两个黄灯状态相同。

所以只要输出三个信号即可,分别为L1、L2、L3。

组合逻辑电路的输出信号L1、L2、L3与电路的输入信号Q7、Q6、Q5、Q4、Q3、Q2、Q1的关系用如下真值表表示:从以上可知:L1=Q7’,需要低电平有效时,L1’=Q7’’L2=Q7,需要低电平有效时,L2’=Q7’L3=Q6Q5=(Q6Q5)’’考虑到黄灯需要闪烁,可以让L3信号和Q1信号(频率为2HZ的脉冲)加到一个二输入的与非门的两个输入端,输出信号为L4,L4=(L3*Q1)’当L3为0时,L4=1当L3为1时,L4=Q1’可见,需要L4低电平有效,这样,L3为0时,黄灯不亮;L3为1时,黄灯闪烁。

交通灯信号控制器的设计实验报告

交通灯信号控制器的设计实验报告

交通灯信号控制器的设计1、实验目的(1)学习QuartusII软件的基本使用方法。

(2)学习VHDL程序的基本结构和基本语句。

2、实验内容欲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的交通灯控制器,具体要求如下:(1)主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯,两个显示数码管。

(2)主干道处于常允许通行状态,支干道有车来时才允许通行;当主干道允许通行亮绿灯时,支干道亮红灯;支干道允许通行亮绿灯时,主干道亮红灯。

(3)当主、支道均有车时,两者交替允许通行,主干道每次放行45s,支干道每次放行25s,在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中,要亮5s的黄灯作为过渡,并进行减计时显示。

3、设计思路交通控制器拟由单片的CPLD/FPGA来实现,经分析设计要求,整个系统由8个单元电路组成,包括:JTDKZ:交通灯状态控制CNT45S:45秒计时CNT05S:5秒计时CNT25S:25秒计时XSKZ:产生数码管段码数据,数据为BCD码YMQ:译码器,将BCD码转为段码CTRLS:产生数码管动态扫描信号MUXB41:4选1数据选择器,并产生位选信号整个控制系统中,U1为交通灯控制模块JTDKZ,此模块根据主、支道传感器信号SM、SB以及来自时基发生电路的时钟信号CLK,发出主、支道指示灯的控制信号,同时向各定时单元、显示控制单元发出使能控制信号EN45、EN25、EN05M、EN05B;U2、U3、U4为45s、5s、25s定时单元CNT45S、CNT05S、CNT25S,这些单元根据SM、SB、CLK及JTDKZ发出的有关使能控制信号EN45、EN25、EN05M、EN05B,按要求进行定时,并将其输出传送至显示控制单元;U5为显示控制单元XSKZ,此单元根据JTDKZ发出的有关使能控制信号EN1、EN2、EN3、EN4选择定时单元CNT45S、CNT05S、CNT25S的输出,并将之传送至各显示译码器:U6、U7、U8、U9为译码器YMQ,它将显示控制单元XSKZ的输出作为输入进行译码,将XSKZ的时间BCD码译码为数码管的8位段码,并将产生的段码经MUXB41送给数码管进行动态扫描显示的过程,动态扫描的选测信号由CTRLS产生。

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交通信号灯控制器一、设计任务及要求 (2)二、总体方案设计以及系统原理框图 (2)2.1、设计思路 (2)2.2、各模块相应的功能 (2)2.3、系统原理图 (3)三、单元电路设计 (3)3.1、车辆检测电路 (3)3.2、主控电路 (4)3.3、灯控电路 (5)3.4、计时控制电路 (6)3.5、计时显示电路 (6)3.6、反馈控制电路 (7)3.7、置数电路 (7)3.8、时基电路 (7)四、工作原理 (8)五、电路的软件仿真及结果分析 (8)5.1、时基电路(555接成的多谐振荡器)的电路图以及波形的显示 (8)5.2、结果分析 (10)六、电路的组装调试 (10)6.1、使用的主要仪器和仪表 (10)6.2、调试电路的方法和技巧 (10)6.3、调试中出现的问题、原因和排除方法 (11)七、收获、存在的问题和进一步的改进意见 (11)7.1、存在的问题和进一步的改进意见 (11)7.2、收获以及心得体会 (12)附录一:电路所用元器件 (14)附录二:电路全图 (15)附录三:实际电路图 (16)一、设计任务及要求在一个主干道和支干道汇交叉的十字路口,为了确保车辆行车安全,迅速通行,设计一个交通信号灯控制电路,要求如下:1、用两组红、绿、黄发光二极管作信号灯,分别指示主道和支道的通行状态。

2、通行状态自动交替转换,主道每次通行30秒,支道每次通行20秒,通行交替间隔时为5秒。

3、通行状态转换依照“主道优先”的原则,即:当主道通行30秒后,若支道无车则继续通行;当支道通行20秒后,只有当支道有车且主道无车时才允许继续通行。

(用按键模拟路口是否有车)4、设计计时显示电路,计时方式尽量采用倒计时。

二、总体方案设计以及系统原理框图2.1、设计思路本次设计采用模块划分的方法,每个模块完成一项功能,最后将各个模块连接起来,设计完成后,用Multisim进行仿真,仿真成功后,再去实验室焊接调试。

2.2、各模块相应的功能(1)车辆检测电路:用来显示主路支路车辆的四种情况。

(2)主控电路:该电路为一个时序逻辑电路,根据车辆的情况实现灯的状态转换。

(3)灯控电路:用来控制灯的四种状态。

(4)计时控制电路:实现时间的倒计时。

(5)计时显示电路:显示时间。

(6)反馈控制电路:为灯的状态转换提供一个触发信号。

(7)置数电路:为每种情况设置应有的时间。

(8)时基电路:为计时控制电路提供触发信号。

2.3、系统原理图三、 单元电路设计3.1、车辆检测电路主路支路车辆总共有四种情况,分别是:主路支路都没车,主路没车支路有车,主路有车支路没车,主路支路都有车;用两个状态变量1X 、2X 可以表示这四种情况,1X 表示主路车辆,且11X =表示主路有车,10X =表示主路没车,2X 表示支路车辆,且21X =表示支路有车,20X =表示支路没车。

选用器材:两个按键开关,这次我们设计的电路中,按键按下表示有车,按键没按表示没车。

主干道 支干道 交通灯控制电路原理框图3.2、主控电路(1) 状态选择主路支路灯亮灭的情况总共有四种情况,分别是主绿支红,主黄支红,主红支绿,主红支黄,可以用两个状态变量1Q 、2Q 来表示这四种情况。

(2) 状态转换图12X X(3) 状态化简总的卡诺图*1Q通过上图可化简得:*''11212Q Q Q Q Q =+*2Q通过上图可化简得:*'''''2212112212Q X Q Q X Q Q X Q Q =++(4) 根据上述化简结果,选择双JK 触发器CD4027。

由JK 触发器特性方程:*''Q JQ K Q =+可得:1212J Q K Q == ''2211212()1J X Q X X Q K =++=3.3、灯控电路(1) 真值表分别用G 、Y 、R 来表示主路的绿灯、黄灯、红灯,用g 、y 、r 来表示支路绿灯、黄灯、红灯,且都是值为1表示灯亮,为0表示灯不亮。

(2) 逻辑表达式由上述真值表,通过化简可得各自的逻辑表达式如下:''12'121G Q Q Y Q Q R Q ==='1212'1g Q Q y Q Q r Q ===(3) 器材选用选用六个发光二极管,所选的发光二极管的电压为1.5V 左右,电流为3~5mA ,而输出的高电平为5V ,为了保护二极管,并且防止电平偏移,所以在每个二极管前面都必须加限流电阻,经过计算,电阻可在0.7~1.17kΩ之间,本次设计中我们选用6个1kΩ电阻。

3.4、计时控制电路因为本次实验采用倒计时,所以必须选用有减法计数功能的芯片,而且实验中计数最大可达到30,因此选用两个CD40192同步十进制加减计数器,将两个芯片采用串联接法,即一个芯片(控制低位的数字)的借位端接至另一个芯片(控制高位的数字)的减计数时钟输入端,可得100进制减法计数器,并且将芯片(控制高位的数字)的借位输出端接至两个芯片的置数端(低电平有效),通过置数电路,即可将计数器置成相应的数字。

3.5、计时显示电路选用两个共阴极七段数码管来显示时间,并且选用两个CD4511译码器作为驱动芯片。

因为数码管也是发光二极管组成,因此接至数码管之前必须得接限流电阻,为保证数码管稳定工作且有足够的亮度,本实验选用14个510Ω的电阻。

3.6、反馈控制电路为了使灯可以顺利转换状态,必须给JK 触发器在适当的时候接触发信号,而灯转换状态的时刻也就是数码管显示00的时刻,也即CD40192持续置零的时刻,此时CD40192高位的借位输出端呈现高低电平交替输出的状态,它正好可以作为JK 触发器的触发信号,从而完成了从计时控制电路向主控电路的反馈。

3.7、置数电路(1) 真值表在主控电路状态转换时,需要通过此时灯的状态和下一时刻灯的状态来决定计数器的置数情况;分别用DCBA 来表示高位的各位数,用dcba 来表示低位的各位数。

(2) 逻辑表达式根据上述的真值表,通过化简,可得:2120D C B Q A Q Q ===='220d b c a Q J ====3.8、时基电路(1) 选用555构成多谐振荡器,为计时控制电路提供触发信号。

(2) 周期计算周期公式:121(2)ln 2T R R C =+ 本次实验选用1100C F μ=,11R k =Ω;1T s =211111()(1) 6.752ln 221000.69T sR R k k C F μ∴=-≈-Ω≈Ω⨯∴选R 2=6.8kΩ.除此而外还得选用10nF 的电容,使555的5号管脚通过它接地。

四、工作原理交通信号灯控制器由车辆检测电路、主控电路、灯控电路、计时控制电路、计时显示电路、反馈控制电路、置数电路、时基电路等模块组成。

主控电路根据车辆检测电路传达来的车辆情况来设置灯的转换状态,再由灯控电路实现灯状态的显示;时基电路为计时控制电路提供CLK 触发信号,计时控制电路用来实现时间的倒计时,再通过计时显示电路在数码管中显示具体的时间;计时控制电路通过反馈控制电路为主控电路提供CLK 触发信号,使主控电路可以顺利完成灯状态的转换,而主控电路又通过置数电路为计时控制电路设置每种状态倒计时的时间;每个模块相互联系相互制约,协调工作从而实现了交通信号灯的控制。

五、电路的软件仿真及结果分析5.1、时基电路(555接成的多谐振荡器)的电路图以及波形的显示电路图波形图(为了便于观察,仿真中将频率放大100倍)5.2、结果分析(1)主路支路均有车此种情况下为正常情况,主路支路交替运行,数码管交替显示30、05、20、05,信号灯也按主绿支红、主黄支红、主红支绿、主红支黄等状态交替显示。

(2)主路有车支路没车若之前为支路在运行,结束后数码管显示05、30、00,最后就停留在00,信号灯最后停留在主绿支红的状态。

若之前为主路在运行,结束后数码管就停留在00,信号灯也停留在主绿支红的状态。

(3)主路没车支路有车若之前为支路在运行,结束后数码管直接停留在00,信号灯停留在主红支绿的状态。

若之前为主路在运行,结束后数码管显示05、20、00,最后停留在00,信号灯也保持主红支绿的状态不变。

(4)主路支路都没车若之前为支路在运行,结束后数码管显示05、30、00,最后就停留在00,信号灯最后停留在主绿支红的状态。

若之前为主路在运行,结束后数码管就停留在00,信号灯也停留在主绿支红的状态。

六、电路的组装调试6.1、使用的主要仪器和仪表稳压电源,数字万用表,示波器。

6.2、调试电路的方法和技巧将电路接通电源,出现异常现象后,根据现象,利用真值表或是逻辑表达式判断可能是哪个芯片的哪个管脚出现了问题,然后再用万用表测管脚电压等方法一个个排除,最后找到问题的原因所在。

6.3、调试中出现的问题、原因和排除方法(1)接通电源后,数码管停留在88,并不计数,数码管不计数,我们首先想到的是555接错了,检查电路确认正确后,接通了示波器,在示波器上我们看到了方波,明显这个错误不是555的问题;接着我们分析和数码管有直接联系的是CD4511译码器,数码管停留在88,即数码管各二极管全亮了,我们先想到的是LT灯测试端,它为零时数码管全亮,经过检查电路后,发现它接的是高电平,从而排除了这个原因;我们继续检查CD4511的各个管脚的连接情况,发现16管脚没有接电源,8管脚没有接地,这个芯片根本不工作,我们将8、16管脚接好后,发现计数器开始计数了。

(2)接通电源后,六灯齐亮,既然是灯的状态出现了异常,很自然地我们在主控电路上找问题,主要是检查CD4027双JK触发器是否接错或是漏接,经过排查后确认并没有接错,不过置0端Rd和置1端Sd没有接,因为在本电路设计中跟它们没有直接关系,所以我们忽略了对它们的处理;我们又经过分析得到,六灯齐亮,根据逻辑表达式可得,此种情况只能是''11221Q Q Q Q====,而这种情况在JK触发器的正常状态下根本不存在,于是我们进一步确定了这个问题跟置0端Rd和置1端Sd有关,所以将它们均接地,接通电源后灯按照既定的状态正常显示了。

七、收获、存在的问题和进一步的改进意见7.1、存在的问题和进一步的改进意见虽然这次设计完成了所要求的任务,但是还有以下几点可以做进一步修改:(1)当遇到紧急情况时,主路和支路均亮红灯;(2)遇紧急情况计时暂停,状态结束后继续;(3)设计主道超声波车辆检测电路,加入模拟电路这一部分的设计;(4)接通电源开始时会出现一些乱码,等计数到00后,才按照正常的状态工作,可以把初始状态设计成正常状况下的一种。

7.2、收获以及心得体会在整个电路的设计制作过程中,我通过自己的亲身经历总结了一下几点:1、整个电路制作过程中的重点部分不是电路的设计,虽然这个是需要大量相关知识储备的,但是,只要是有足够长的时间和足够多的资料,任何一个有一定电子课程学习基础的同学都能设计出一个不错的电路,并实现其功能。

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