交通灯设计报告
交通灯课程设计报告 (2)

交通灯课程设计报告1. 引言交通灯是城市道路交通管理的重要组成部分,它通过不同颜色的信号来指示汽车、行人等交通参与者何时可以通行或停止。
为了提高交通效率、减少交通事故,设计一个合理有效的交通灯系统十分关键。
本报告将介绍一个交通灯课程设计的过程和结果。
2. 设计目标本次交通灯课程设计的目标如下: - 提高交通流量的处理速度和效率 - 减少交通事故的发生率 - 增加行人和交通参与者的安全性3. 设计原理3.1 信号控制交通灯的信号控制是一个关键问题。
一般来说,交通灯分为红、黄、绿三种信号灯,分别代表停止、警告和通行。
本次设计中,我们采用了定时控制的方式来控制交通灯的信号变换。
根据不同的道路交通情况,我们可以设置不同的时间间隔来控制信号的变换。
3.2 车辆感应为了提高交通流量的处理效率,我们还引入了车辆感应技术。
通过在道路上安装车辆感应器,可以及时地检测到车辆的存在,从而及时调整信号灯的变换。
3.3 行人过街为了提高行人的安全性,我们还在交通灯系统中加入了行人过街功能。
在红灯亮起时,行人可以按下按钮,触发行人灯的变换,以确保行人安全地过马路。
4. 设计过程4.1 规划交通路口结构首先,我们需要规划交通路口的结构。
考虑到交通流量和道路宽度等因素,我们设计了一个十字路口的结构。
4.2 设计信号控制方案根据交通流量的情况,我们设计了一个定时控制的信号方案。
主要包括红绿灯信号的时间间隔和黄灯信号的闪烁时间等。
4.3 安装车辆感应器为了感知车辆的存在,我们在每个道路上安装了车辆感应器。
这些感应器可以及时地检测到车辆的到来,并将信号发送给交通灯控制系统。
4.4 设计行人过街方案在交通灯系统的设计中,我们还考虑了行人的安全性。
我们设计了一个行人过街按钮,在行人需要过马路时,可以按下按钮触发行人灯的变换。
5. 设计实现在设计的过程中,我们使用了如下的工具和技术来实现交通灯系统: - 使用Arduino开发板作为交通灯控制器 - 使用红、黄、绿三种颜色的LED灯作为交通灯信号灯 - 使用车辆感应器进行车辆检测 - 使用按钮模拟行人过街6. 结果与分析经过实际测试和观察,我们发现交通灯系统设计具有以下优点: - 交通流量处理速度明显提高,道路的通行效率得到了提升 - 通过车辆感应器的使用,交通灯能及时地根据道路情况进行信号变换,减少了交通拥堵的可能性 - 行人过街功能提高了行人的安全性,减少了交通事故的发生率然而,我们也发现了一些问题和不足之处: - 当交通流量较大时,仍可能出现交通拥堵的情况,需要进一步优化信号控制方案 - 行人过街功能对于年龄较大、行动不便的行人来说存在一定的困难,在未来的设计中需要考虑到这一点。
交通灯课程设计实训报告

一、引言随着城市化进程的加快,交通拥堵问题日益严重,交通信号灯作为城市交通管理的重要手段,对于提高道路通行效率、保障交通安全具有重要作用。
为了让学生更好地了解交通信号灯的工作原理和设计方法,我们开展了交通灯课程设计实训。
本文将对实训过程进行总结,并对设计成果进行分析。
二、实训目的1. 熟悉交通信号灯的工作原理和设计方法;2. 学会使用单片机进行交通信号灯控制;3. 提高学生的实践能力和创新能力;4. 培养学生的团队协作精神。
三、实训内容1. 交通信号灯基本原理交通信号灯主要包括红灯、黄灯和绿灯三种颜色,分别代表禁止通行、注意和允许通行。
交通信号灯的基本工作原理是:通过单片机控制信号灯的亮灭,实现交通信号的变换。
2. 单片机交通信号灯控制系统设计本实训采用AT89C52单片机作为核心控制单元,设计了一个十字路口交通信号灯控制系统。
系统主要包括以下部分:(1)硬件电路设计:包括单片机、信号灯模块、按键模块、数码管显示模块等。
(2)软件设计:主要包括初始化程序、主程序和中断服务程序。
3. 交通信号灯控制策略(1)基本控制策略:南北方向绿灯亮时,东西方向红灯亮;南北方向黄灯亮时,东西方向红灯亮;南北方向红灯亮时,东西方向绿灯亮;南北方向红灯亮时,东西方向黄灯亮。
(2)时间控制策略:绿灯亮20秒,黄灯亮4秒,红灯亮24秒。
(3)手动/自动控制策略:通过按键切换手动/自动模式,实现交通信号灯的手动控制。
四、实训过程1. 硬件电路搭建:按照设计要求,将单片机、信号灯模块、按键模块、数码管显示模块等硬件电路连接起来。
2. 软件编程:使用C语言编写单片机程序,实现交通信号灯的控制。
3. 系统调试:对系统进行调试,确保交通信号灯工作正常。
4. 优化设计:根据实际情况,对系统进行优化设计,提高系统性能。
五、实训成果1. 成功设计并实现了十字路口交通信号灯控制系统。
2. 系统具有手动/自动控制功能,可满足实际交通需求。
交通灯设计实验报告

交通灯设计实验报告交通灯设计实验报告引言:交通灯是城市交通管理中不可或缺的一部分,它们起着引导和控制车辆和行人流动的重要作用。
然而,随着城市化进程的加快和交通流量的不断增加,传统的交通灯设计已经不能完全满足人们对交通效率和安全的需求。
因此,在本次实验中,我们对交通灯的设计进行了一系列的改进和尝试,并进行了实地测试和数据分析。
一、设计目标和原则:在进行交通灯设计之前,我们首先明确了设计的目标和原则。
我们的目标是提高交通效率、减少交通拥堵、保障行人安全,并尽可能减少对环境的不良影响。
在设计的原则上,我们遵循了以下几点:灵活性、可变性、可控性、可视性和可持续性。
二、设计改进一:智能感应系统为了提高交通效率和减少拥堵,我们引入了智能感应系统。
该系统通过使用传感器和计算机视觉技术,实时监测和分析交通流量,并根据实际情况调整交通灯的信号周期。
例如,在交通流量较大的道路上,交通灯的绿灯时间会相应延长,以减少车辆排队等待的时间,提高交通效率。
三、设计改进二:行人优先信号为了保障行人的安全,我们增加了行人优先信号。
在传统的交通灯设计中,行人只有在车辆信号为红灯时才能过马路。
然而,由于车辆流量大,行人常常需要等待较长时间才能过马路,容易引发不安全行为。
因此,我们在交通灯上增加了行人信号灯,当行人信号为绿灯时,车辆信号为红灯,行人可以安全地过马路。
这样一来,不仅提高了行人的安全性,也减少了行人与车辆的冲突。
四、设计改进三:倒计时显示为了增加交通灯的可视性和可控性,我们在交通灯上增加了倒计时显示。
倒计时显示可以让行人和车辆清楚地知道绿灯或红灯还有多长时间结束或开始,从而更好地掌握过马路的时间。
这样一来,行人和车辆可以根据倒计时显示来合理安排自己的行动,减少等待时间和不必要的停车。
五、实地测试和数据分析为了验证我们设计的改进是否有效,我们在城市的交通繁忙路口进行了实地测试,并收集了相关数据进行分析。
通过对比实验组和对照组的数据,我们发现在采用智能感应系统、行人优先信号和倒计时显示的交通灯设计下,交通效率明显提高,车辆排队时间减少了30%,行人过马路的等待时间减少了40%。
基于dsp交通灯设计报告

基于dsp交通灯设计报告1. 引言交通灯是城市交通系统中的重要组成部分,用于引导车辆和行人的交通流动。
而现代交通灯系统中,数字信号处理(DSP)技术的应用已经成为一种趋势。
本设计报告将介绍基于DSP的交通灯设计方案和实施细节。
2. 设计目标- 提高交通灯的智能化程度,优化交通流量控制;- 实现交通灯的自适应控制,根据实时交通情况调整信号灯时间;- 降低成本,提高可靠性,减少能源消耗。
3. 系统架构本系统的总体架构如下:++ ++交通监测传感器传感信号> DSP系统控制信号> 交通灯控制器++ ++传感器模块用于检测交通情况,并将信号传递给DSP系统进行实时处理。
DSP系统负责根据交通情况生成相应的控制信号,然后通过交通灯控制器将信号传递给交通灯。
4. DSP算法设计4.1 交通监测信号处理为了获取准确的交通情况信息,本系统采用了多种传感器,包括:电磁感应线圈传感器、摄像头传感器、红外传感器等。
这些传感器可以实时地感知车辆和行人的存在,并将输入信号传递给DSP系统。
DSP系统将接收到的传感器信号进行处理,包括数据滤波、信号分析等,以得到准确的交通信息,例如车辆数量、车辆速度、行人数量等。
这些信息将作为控制信号的依据。
4.2 交通灯控制算法基于得到的交通信息,DSP系统会使用一些交通灯控制算法来生成控制信号。
常见的算法包括:- 定周期控制算法:根据事先设定的时间间隔来控制信号灯的变换。
这种算法适用于交通流量变化较为平稳的路口;- 感应控制算法:根据实时的交通情况来调整信号灯时间。
通过感应信号的变化来判断是否有车辆或行人即将通过,从而动态地修改信号灯时间;- 神经网络控制算法:利用神经网络模型训练得到的交通流模式来控制信号灯。
综合考虑交通情况和控制策略,DSP系统将计算出每一个信号灯的变换时间,并将结果传递给交通灯控制器。
5. DSP系统实现本设计中,DSP系统选择了TMS320F28335作为核心处理器。
交通灯课程设计报告

交通灯课程设计报告交通灯课程设计报告一、引言交通灯在现代城市交通系统中起着至关重要的作用。
它们是交通管理的重要组成部分,通过引导交通流量和控制道路上的车辆行驶,确保交通安全和秩序。
本课程设计报告将围绕交通灯的设计和实现展开,旨在培养学生的创新思维和实践操作能力。
二、课程目标1. 理解交通灯的原理和作用;2. 掌握交通灯的设计方法和步骤;3. 熟悉交通灯的控制电路和编程逻辑;4. 能够设计和制作一个功能完善的交通灯模型。
三、课程内容1. 交通灯原理介绍交通灯的基本原理,包括红绿灯的颜色及其代表的意义,交通灯的信号控制原则等。
2. 交通灯设计方法详细介绍交通灯设计的步骤,包括灯色、信号序列、倒计时等方面的考虑。
引导学生思考如何根据实际交通情况设计合理的交通灯方案。
3. 交通灯控制电路设计学习交通灯控制电路的基本原理和组成部分,包括电源、信号控制器、灯组等。
通过实践操作,让学生掌握交通灯控制电路的搭建方法。
4. 交通灯程序编写介绍交通灯程序编写的基本原理和逻辑,培养学生的编程思维。
通过使用合适的编程语言,让学生实现交通灯的自动循环控制,以及可调节的时间间隔。
5. 交通灯模型制作指导学生使用合适的材料和工具制作一个真实可行的交通灯模型,模型应包括外壳、灯组、控制电路等。
学生需要根据自己的设计方案进行制作,并确保模型的正常运行。
四、教学方法1. 理论讲解:通过课堂讲解的方式,向学生介绍交通灯的原理、设计方法和控制电路等相关知识。
2. 实践操作:组织学生进行交通灯控制电路的搭建和程序编写,并指导学生进行交通灯模型的制作。
3. 小组讨论:鼓励学生在小组内就交通灯设计方案进行讨论和交流,培养团队合作能力和创新思维。
五、评价方式1. 实践操作成绩:根据学生完成的交通灯模型的外观、功能和稳定性进行评价。
2. 报告撰写:要求学生撰写交通灯课程设计报告,其中包括设计思路、实施过程和结果分析。
六、结语通过本课程设计,学生将深入了解交通灯的原理和作用,掌握交通灯的设计和控制方法。
交通灯课程设计报告

交通灯课程设计报告交通灯课程设计报告一、引言交通灯是城市交通管理中不可或缺的一环,它通过指示车辆和行人的通行状况,维护道路交通的有序进行,提高交通安全性。
本报告将对交通灯的设计、原理、控制方式以及发展前景进行探讨。
二、设计交通灯的设计需要考虑到信号显示、亮度、耐用性和易维护性等因素。
通常,交通灯的信号灯由红、黄、绿三个颜色的灯组成,每个颜色的灯有独立的显示装置。
为了保证在不同天气条件下的可见性,交通灯的信号灯通常采用草绿色、黄色和橙红色。
在信号灯显示方面,交通灯要具备明显的色差和亮度,这样才能保证司机和行人能够迅速识别交通灯的状态。
另外,交通灯的灯光还应具备较长的寿命和抗干扰能力,以确保长时间稳定工作。
三、原理交通灯的原理主要基于电路控制。
交通灯通常由电源、信号控制器和信号灯组成。
电源提供电能给信号控制器,信号控制器则负责对不同灯光进行控制。
信号控制器根据预设的时间间隔或检测到的交通流量等信息,自动切换信号灯的显示状态。
当交通灯显示红灯时,表示车辆和行人需要停下等待。
黄灯表示即将转换为红灯,提醒车辆和行人准备停下。
绿灯则表示车辆和行人可以通行。
四、控制方式交通灯的控制方式主要有计时控制、感应控制和远程控制三种。
计时控制是指预先设定好信号灯的显示时间,定期切换信号灯的显示状态。
这种控制方式简单且容易实现,但对交通流量的实际情况适应性不强。
感应控制是通过感应器检测交通流量,并根据检测到的信息进行信号灯的切换。
这种控制方式可以根据实际情况动态调整信号灯的显示状态,适应交通流量的变化。
常用的感应器包括磁敏感传感器和红外线传感器等。
远程控制是利用通信技术将信号控制器与交通管理中心相连,由交通管理人员根据交通情况进行远程控制。
这种控制方式可以针对特定路段的交通情况进行即时调控,提高交通效率和安全性。
五、发展前景随着城市交通的不断发展和改善,交通灯的技术也在不断创新和更新。
未来,交通灯有望实现智能化和信息化。
交通灯设计实验报告

一、实验目的1. 理解交通灯控制系统的基本原理和设计方法。
2. 掌握使用单片机进行交通灯控制系统的设计与实现。
3. 培养动手实践能力和团队协作精神。
二、实验原理交通灯控制系统是城市交通管理的重要组成部分,其主要目的是通过红、黄、绿三种信号灯的变换,实现对车辆和行人的有序通行。
本实验采用单片机作为控制核心,通过编写程序实现对交通灯的控制。
三、实验设备1. 单片机开发板(如51单片机开发板)2. 交通灯模块(红、黄、绿三色LED灯)3. 按键模块4. 数码管模块5. 电阻、电容等电子元器件6. 调试工具(如万用表、示波器等)四、实验步骤1. 系统设计(1)确定交通灯控制系统的功能需求:实现红、黄、绿三色LED灯的交替闪烁,满足交通信号灯的基本要求。
(2)设计系统框图:单片机作为核心控制单元,通过编写程序实现对交通灯的控制。
系统框图如下:```+------------------+ +------------------+ +------------------+| | | | | || 单片机 |-------| 交通灯模块 |-------| 按键模块|| | | | | |+------------------+ +------------------+ +------------------+```(3)编写程序:根据系统需求,编写单片机控制程序,实现红、黄、绿三色LED灯的交替闪烁。
2. 硬件搭建(1)将单片机开发板与交通灯模块、按键模块、数码管模块等连接。
(2)根据电路原理图,连接电阻、电容等电子元器件。
(3)使用万用表测试电路连接是否正确。
3. 软件编程(1)使用C语言编写单片机控制程序。
(2)编译程序,生成可执行文件。
(3)将可执行文件烧录到单片机中。
4. 系统调试(1)使用示波器观察单片机引脚输出波形。
(2)检查交通灯模块是否正常工作。
(3)使用万用表测试按键模块是否正常工作。
(4)根据实际情况调整程序参数,确保系统稳定运行。
交通信号灯课程设计报告

交通信号灯课程设计报告一、引言交通信号灯是城市交通管理中重要的组成部分,它通过颜色信号指示道路的交通流量,维护交通秩序,确保交通的安全和高效。
本报告旨在探讨交通信号灯的设计原则、信号灯的种类、信号灯控制算法以及未来交通信号灯发展的趋势。
二、交通信号灯的设计原则交通信号灯的设计应遵循以下原则: 1. 可视性:信号灯要能够清晰地展示给司机和行人,避免出现盲点或被遮挡的情况。
2. 易识别性:信号灯的颜色和形状应该简明易懂,让用户可以迅速理解所传达的信息。
3. 一致性:不同的信号灯应该保持一致的设计风格,避免混淆和误解。
4. 合理性:信号灯的时长和配时需要根据道路流量和交通状况进行合理分配,既可以确保交通的畅通,又避免不必要的等待时间。
三、交通信号灯的种类交通信号灯的种类主要包括三色交通灯、直行箭头交通灯、左转箭头交通灯和倒计时交通灯等。
3.1 三色交通灯三色交通灯包括红灯、黄灯和绿灯,分别表示停车、准备起步和通行。
3.2 直行箭头交通灯直行箭头交通灯用于控制直行车辆的通行,可以与三色交通灯配合使用,增加交通效率。
3.3 左转箭头交通灯左转箭头交通灯用于控制左转车辆的通行,可以与三色交通灯或直行箭头交通灯配合使用。
3.4 倒计时交通灯倒计时交通灯通过数字显示剩余时间,告知驾驶员和行人可以通过的时间,增加通行的透明度和可预测性。
四、交通信号灯的控制算法交通信号灯的控制算法主要包括固定时间控制、感应控制和自适应控制。
4.1 固定时间控制固定时间控制是最简单的控制算法,根据交通流量和道路特点预先设定信号灯的配时方案,按照固定的时间间隔改变信号状态。
然而,这种算法无法根据实际交通情况进行调整,容易造成拥堵或资源浪费。
4.2 感应控制感应控制利用传感器监测交通流量和环境状况,并根据实时数据调整信号灯的配时。
这种算法可以根据实际情况进行动态调整,提高通行效率,但对于复杂的交叉口和高峰时段的交通管理仍然存在一定的局限性。
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设计要求(1)在十字路口的两个方向上各设一组红灯、绿灯、黄灯,显示顺序为:其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯,另一个方向是红灯、黄灯、绿灯。
(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的时间,其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别为20s、5s、25s。
(3)当各条路中任意一条上出现特殊情况,例如有消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆时,各方向上均是红灯亮,倒计时停止,且显示数字在闪烁。
当特殊运行状态结束后,控制器恢复原来状态,继续正常运行。
设计原理及框图交通灯控制系统的原理框图如图1所示,它主要由秒脉冲发生器,时间显示器,倒计时计数器,计数控制器,交通灯控制器,交通显示灯,紧急开关构成。
秒脉冲发生器是该系统中定时器的标准时钟信号源,同时控制着正常工作时黄灯与特殊情况下数码管数字的闪烁,倒计时计数器控制器控制倒计时计数器,倒计时计数器输出的数字经过时间显示器显示在数码管上。
交通控制器控制交通显示灯的亮灭,交通控制灯的输入信号由紧急开关和倒计时计数器共同提供。
图一:交通灯控制系统的原理框图状态1 甲车道黄灯亮 乙车道红灯亮OO O两方向车道的交通灯的运行状态共有 4种,如图2所示,它们转换到数子状 态如下图。
TF:表示甲车道或乙车道红灯亮的时间间隔为 25秒,当TF=0时,甲车道为 红灯,25秒倒计时;当TF=1时,乙车道为红灯,25秒倒计时。
TS:表示倒计时到5秒和20秒。
TY=0倒计时20秒,否则,TY=1倒计时5秒一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下:(1)甲车道绿灯亮,乙车道红灯亮。
表示甲车道上的车辆允许通行,乙车 道禁止 通行。
此时TF=O,TS=0绿灯亮足规定的时间隔20s ,倒计时计数器发出状态转 换信号使TS=1,使计数控制器使TS=1转到下一工作状态。
(2) 甲车道黄灯亮,乙车道红灯亮。
表示甲车道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,乙车道禁止通行。
黄灯亮足规定时间间隔 5s 时,倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=1, TS=O,使控制器控制译码器 转到下一工作状态。
(3) 甲车道红灯亮,乙车道绿灯亮。
表示甲车道禁止通行,乙车道上的车 辆允许通行,绿灯亮足规定的时间间隔 20s 时,倒计时计数器发出状态转换信 号使TS=1,使控制器控制译码器转到下一工作状态。
(4)甲车道红灯亮,乙车道黄灯亮。
表示甲车道禁止通行,乙车道上位过县停 车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通 行。
黄灯亮足规定的时间间隔5s 时,倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=0,TS=0,使计数控制器转到下一工作状态,即系统又转换到第(1)种工作 状态。
因为在上述转换过程中灯的转换只在计数器为零的时候发生且不存在竞争 冒险的问题,所以可设计为当计数器为 00时即发生信号灯的转换,当信号灯甲车道绿灯亮 乙车道红灯亮000以态2甲车道红灯亮乙车道碌灯亮2-图•00 r状态3甲车直红*1亮 乙车道就侯TS=O TS=1TF=0T状态0状态1 状态2状态31为00时,交通灯控制器向交通显示灯发出转换信号,交通显示灯由红灯变为绿灯;当信号灯1再次为00时,交通灯控制器向交通显示灯发出转换信号,交通显示灯由绿灯变为黄灯;当信号灯1再次为00时,交通灯控制器向交通显示灯发出转换信号,交通显示灯由黄灯变为红灯。
信号灯2与信号灯1 转换过程相同,只不过信号灯2是由绿灯到黄灯再到红灯的。
三. 器件说明1.元件清单:⑴集成元件74LS161四片N555 —片74LS192四片7447N两片74LS21四片(与门)74LS04 (非门)三片74LS32五片(或门)74IS27 四片(或非门)(2)数码管共阳极七段数码管四个红色LED两个,黄色LED两个,绿色LED两个(3)电阻51K ? 一只,39K? —只⑷电容10 卩F 一只,10nF —只(5)开关三刀双掷开关一只2.主要器件的引脚排列图和功能表(1)N555引脚图:GND 1aJTRIG 2 iDISCH OUT[ 3 6 THRES RESET 45CONTCONNECTION DIAGRAM DIP (TOP VIEW)功能表:FI^VCTION TABLEInputsOutputsFmctioQReset[.OildEnable P Enable TClockQO QI Q2Q3 LXXXXLLLLRes^t to “0” HLXX一厂 POPlP2P3Presei D^LaH liX L_厂 No changeNo couutH H LX_厂 INo change No countHH H H_厂Count up C nnntHXXXLNo cliangeN D countX dou' t careP0.P1QH = bgic level of Data inputsRipple Carry Out = Enable T* QO* Ql • Q2 • Q3(3) 74ls192 引脚图:(2) 74IS161 引脚图:V CC TC Q 0Q2 Q3 CET PENOTE:The Flatpak version has the same pinouts (Connection Diagram) as the Dual In-Lne Package.^MRforLSIGOAand LS161A *SR for LSl62AandLS163ACONMECTIION DIAGRAM DIP (TOP VIEW)vcc PO 胴TC D TC U PL P2Rl R1 而Hl 冋[TNOTE:The Flatpak version has thesame pinouts (ConnectionDiagram) as the Dual In-Line Package.l|丨2丨1订丨4丨丨5丨|s | [7丨丨B[P[ Q[ Qg CPg CP|j 。
2 Q3 GND(4) 7447n引脚图:b岡甲甲甲甲呵林 爸〕rtrPill izj W lulij 1&J uf luB C LAMP Bl/ RBI DA GNDTEST RBO7447四. 设计过程4.1.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(R 1+2R 2) • C,若 T=1s ,令 C=10卩 f , R i =39K?,那么 艮〜51K?。
取一固定电阻47K?与一个5K?的电位器想串联代替电阻 艮。
在调试电路时,调节电位器Q ,使输出脉冲周期为1s 。
如图3.1所示Fee一 一一血一一- 羊 g cbed**土6,/图3.1秒脉冲信号发生器万案一:用石英晶体振荡器和分频器构成秒脉冲信号发生器 ,如图3.2 先用石英晶体振荡器和若干电阻电容组成频率为32768Hz 的信号发生器,再用十四位二进制计数器 CD4060 14进行14分频使其成为2Hz 的信 号,最后用D 触发器进行2分频,使其成为频率为 1Hz 的秒脉冲信号。
广|R247 kQU30R5T OTTTDI2TUIC2 z=10nFLM555CM方案选择:本设计中由于用秒脉冲信号作为计数器的计时脉冲,其精度会影响计数器的精度,进而影响控制系统的精度,因此要求秒脉冲信号具有比较高的精度,为提高精度可先做一个频率比较高的矩形波振荡器,然后将其输出信号分频,就可以得到频率较低而精度比较高的脉冲信号发生器。
用石英晶体构成秒脉冲信号发生器不需要外加输入信号,而且其脉冲频率很稳定,起振快、时基精度高,它的工作频率仅决定于石英晶体的振荡频率,而与电路中的R、C的数值无关。
综上考虑,在实际应用中秒脉冲信号发生器的设计选用石英晶体振荡器和分频器构成秒脉冲信号发生器。
但由于本次设计是基于multisimll 软件的,,所以在仿真过程中可以使用时钟脉冲电源(1HZ,5V)代替。
在仿真精度不高的前提下,也可以使用RC多谐振荡器构成的电路来提供秒脉冲。
4.2倒计时计数器和时间显示器的设计倒计时计数器直接控制时间显示器所显示的内容,因为交通灯都是倒计时的数字,所以采用可加可减的74IS192,采用俩片74IS192分别对25s,20s,5s 进行倒计时,采用异步计数置数法,当两片74ls192的B0为0时置数,即两片74ls192的QA,QB,QC,Q都为零时置数,不需要再加入脉冲即可实现置数。
因为74ls192的BO引脚不工作时是高电平,所以加非门后连入第二片74ls192,实现十位的倒计时。
两片74ls192的QA,QB,QC,Q分别与两片7447N的输入端A,B,C,D 相连接;7447N的输出分别与七段共阳数码管的A,B,C,D,E,F,G相连接,两个七段共阳极数码管的CA引脚连接在一起接入紧急开关,以实现数字的闪烁功能。
倒计时计数器和时间显示器如下图:B A 秒脉神4.3计数控制器计数控制器是电路的核心,它主要根据倒计时计数器中 QA,QB,QC,QD 勺信号 来输出信号到倒计时计数器,从而实现在时间显示器到00后能够正确继续显示要倒计时的大小,从而与交通灯的亮灭相对应。
观察交通灯计数要求,红灯 25S,对应数字信号为0010 0101 ;绿灯20S,对应数字信号为0010 0000 ;黄 灯5S,对应数字信号为□R2丄7■工汀」二三::<=317447H0000 0101。
发现这三个状态数字信号第2位和第0位始终相同,且第7, 6, 5, 3,1位始终为0;所以只要控制第4位和同时改变第0位和第2位即可完成对倒计时状态的转换。
方案一:两个交通灯通过秒脉冲联系在一起,但它们之间置数独立,即第一组倒计时计数器倒计时25S—20S—5S—25S;第二组倒计时计数器倒计时20S—5S f 25Sf 20S。
第一组倒计时计数器的控制电路如下图:只要在倒计时计数器在倒计时到 00之前将控制置数的A,B,C,D 引脚电平改变为 需要的电平即可,所以可以用 D 触发器或者74IS161接收倒计时计数器的控制 信号使控制电路在倒计时计数器为 07时(倒计时5S 时在05就转变了)转变 74IS192 的 A ,B,C,D 电平。
上图74IS161的状态图是00—01 —10—00; OR4的输入为第一个 74ls192的QC 的非,第一个74IS192的QD 第二个74IS192的QA 和QB 当电路处于初始状态时,底 B QC1 QDl QA2 QB274IS161的QA,QB输出00,通过两个非门分别接到第一组倒计时计数器的第0位第2位和第4位,所以初始状态第一组倒计时计数器的第0位第2位和第4位都是1,即倒计时计数器从25S倒计时;当倒计时计数器倒计时到07S 时,或门OR4由1变为0, 74LS161接收到一个脉冲,输出加1使QB QA变为01,所以第一组倒计时计数器的第0位第2位变为0而第4位还是1,倒计时计数器计数到00后置数工作,变成20S倒计时,从而完成状态转换。