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。某一方面(例南北方向) 红黄绿三灯的工作程序分别是: 红灯先亮30s, 然后绿灯亮28s, 再绿灯闪亮3s (每秒1次) , 最后黄灯亮2s。此时, 另一方向(东西方向) 红黄绿三灯的工作顺序相应为: 绿灯亮25s, 绿灯闪亮3s (每秒1次) , 黄灯亮2s, 最后红灯亮0s。此后以60s 作为时间单位进行上述的反复循环, 较为合理地解决了十字路口的交通调度问题。

红绿灯的工作顺序及时间都是固定的, 缺乏灵活性。

当前，交通事业蓬勃发展，交通流量年年增长，大、中、小城市的汽车、摩托车等各种车辆与日俱增，道路交通繁忙，经常有严重堵车现象，特别是在交叉口，机动车、非机动车、行人来往非常混乱，为了在叉口的各条干道实现合理的科学分流。

一、设计题目及内容

交通信号灯控制器

（1）、用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。

（2）、南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为20秒、4秒、24秒，一次循环为48秒。黄灯是间歇闪耀。设计计时显示电路(减“1”计数) 。

（3）、可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。

二、器件与器材

1、二输入四与非门 74LS00

2、四输入双与非门 74LS20

3、六倒相器 74LS04

4、八输入与非门 74LS30

5、正沿双D触发器 74LS74

6、同步十进制可逆加、减计数器 (8421 BCD码) 74LS168

7、振荡分频器 CD4060

8、BCD七段显示译码器 CD 4511

9、555定时器 555

10、LED共阴七段数码管 BS207

11、微动开关、拨盘开关、继电器、LED(红、绿、蓝)、电阻、电容、二极管、三极管、光敏二、

三极管、导线……等。

12、工具(镊子、剪刀、万用表、电烙铁……)

三、使用仪器设备

1、稳压电源(±5V，±15V)；

四、参考文献

1、“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”教材；

2、有关“电子技术课程设计指导书”；

3、“集成电路特性应用手册”；

2、EDA技术使用教程

目录

1 设计任务及要求 (9)

2 系统总体设计方案 (10)

2.1 总体设计方案 (10)

2.2 方案特点 (10)

3 控制电路设计 (10)

3.1 控制电路工作原理 (10)

3.2 参数计算 (10)

3.3 器件选型 (12)

4 振荡电路设计 (12)

4.1用555制作秒脉冲 (12)

5 计数电路设计 (13)

5.1 计数电路工作原理 (13)

5.2 参数计算 (13)

5.3 器件选型 (13)

6 译码显示电路设计 (14)

6.1 译码显示电路工作原理 (14)

6.2 参数计算 (14)

6.3 器件选型 (14)

7 系统总体电路设计 (16)

7.1 系统总体电路....................................... (17)

7.2 电路说明 (18)

8 电路调试 (19)

8.1 振荡电路调试及实验结果分析 (19)

8.2 计数电路调试及实验结果分析 (19)

8.3 译码显示电路调试及实验结果分析 (19)

8.4 控制电路调试及实验结果分析 (19)

8.5 系统联调及实验结果分析 (19)

9 改进意见及收获体会 (19)

10 器件明细清单 (20)

11参考文献 (20)

1设计任务及要求

1.设计并制作交通灯控制电路；

2.电路功能为：

（1）采用两位数码显示器显示南北方向时间；

（2）交通灯控制器设计要求如下：

1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。

2.南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为20秒、4秒、24秒，一次循环为48秒（图

1）。黄灯是间歇闪耀。设计计时显示电路(减“1”计数) 。

3.可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。

图1 设计草案

2系统总体设计方案

2.1总体设计方案