交通信号灯控制电路Word格式.docx

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目录

一、封面……………………………………………………1

二、目录……………………………………………………2

三、设计任务及要求………………………………………3

四、系统总体设计…………………………………………4

五、系统各部分电路设计…………………………………5

六、系统总电路图…………………………………………9

七、小结……………………………………………………10

设计任务及要求

在当今经济与科学高速发展的社会，人们所倡导的是秩序与和谐，作为社会规范的一员，交通指挥是非常重要的一员，本次设计是无人值守的交通灯，保证车辆与人员的顺利通过

图3-1设计示意图

任务要求：

1.十字路口交通灯设南北、东西,红（R）、黄（Y）、绿（G）分别是NSR,NST,NSG,EWR,EWY,EWG.

2.他们工作方式如交通灯顺序工作流程图所示,其中黄灯亮以1S为周期闪烁

3.十字入口有数字显示倒计时时间

4.扩展:

可改为手动控制，夜间控制模式

5.设计该电路并画出整体电路原理图

6.完成设计电路连接与调试。

系统总体设计

图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、

黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。

它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红

灯亮；

南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；

南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；

南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮

因此得出交通灯顺序工作流程图如图4-1

图4-1交通灯顺序工作流程图

如要满足两个方向的工作时序：

即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。

时序工作流程图见下图所示。

图4-2时序工作流程图

假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。

其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。

系统各部分电路设计

交通灯控制器系统图

图5-1交通灯控制器系统图

根据设计任务和要求，参考图5-1，设计方案可以从以下几部分进行考虑。

秒脉冲和分频器

因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为5:

1:

6，所以选4秒为一单位时间，即计数器每计4秒输出一个脉冲。

这一电路就很容易实现。

交通灯控制器

由波形图可知，计数器每次工作循环周期为12，所以可以选用12进制计数器。

计数器可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。

这里我们选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。

扭环形计数器的状态表如下示。

图5-2扭环形计数器的状态表

根据5-2，我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式：

东西方向绿：

黄：

红：

南北方向绿：

由于黄灯要求闪耀几次，所以用时标1s和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。

图5-374LS164引脚图

图5-474LS164功能表

显示控制部分

显示控制部分实际上是一个定时控制电路。

当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对方的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”而停止。

译码显示可用74LS248BCD码七段译码器，显示器用LC5011-11共阴极LED显示器，计数器材选用用74LS168

图5-574LS248引脚图

图5-674LS248功能表

图5-874LS168功能表

手动/自动控制，夜间控制

这可用一选择开关进行。

置开关在手动位置，输入单次脉冲，可使交通灯在某

一位置上，开关在自动位置时，则交通信号灯按自动循环工作方式运行。

夜间时，将夜间开关接通，黄灯闪亮。

系统总电路图

根据设计任务和要求，交通信号灯控制器参考电路，下图所示。

总电路简要说明

单次手动及脉冲电路

单次脉冲是由两个与非门组成的RS触发器产生的，当按下K1时，有一个脉冲输出使74LS164移位计数，实现手动控制。

K2在自动位置时，由秒脉冲电路经分频后（4分频）输入给74LS164，这样，74LS164为每4秒向前移一位（计数1次）。

秒脉冲电路可用晶振或RC振荡电路构成。

控制器部分

它由74LS164组成扭环形计数器，然后经译码后输出十字路口南北、东西两个方向的控制信号。

其中黄灯信号必须满足闪耀，并在夜间时，使黄灯闪亮，而绿、红灯灭。

数字显示部分

当南北方向绿灯亮，而东西方向红灯亮时，使南北方向的74LS168以减法计数器方式工作，从数字“24”开始往下减，当减到“0”时，南北方向绿灯灭，红灯亮，而东西方向红灯灭，绿灯亮。

由于东西方向红灯灭信号（EWR：

0）使与门关断，减法计数器工作结束，而南北方向红灯亮使另一方向——东西方向减法计数器开始工作。

在减法计数开始之前，由黄灯亮信号使减法计数器先置入数据，图中接入U/

和

的信号就是由黄灯亮（为高电平）时，置入数据。

黄灯灭（Y=0）而红灯亮（R=1）开始减计数。

实验小结

通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力.加深了以前不熟悉芯片的记忆

同时也了解了仿真软件的基本使用方法。

该课程设计很好体现了源于课本的设计理念,为了正确理解该实验,我查阅了很多课本上的资料,很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了.在课程设计的过程中,我想了很多种方案,对同一个问题（像计数器的接法）都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较,最后还是采取了上面的方法进行连接.

由此增强了自己对数字电路这门课程的理解，今后我会将自己所学的知识运用到生活学习中。

参考文献

《数字电子技术基础》 

第五版 

阎石主编 

高等教育出版社2006.5 

《电子技术基础》数字部分　第四版　康华光主编 

高等教育出版社2000.6 

《数字电路逻辑设计》 

王毓银主编 

高等教育出版社 

1999.2. 

《集成电子技术基础》郑家龙、王小海、章安远主编　东北大学出版社 

2002.7 

李大友主编　清华大学出版社 

1999.7