交通信號燈控制器設(shè)計課件

1、交通信號燈控制器設(shè)計1 交通信號燈控制器交通信號燈控制器 交通信號燈控制器設(shè)計2 設(shè)計任務(wù)和基本要求設(shè)計任務(wù)和基本要求 設(shè)計方案設(shè)計方案 電路設(shè)計電路設(shè)計 調(diào)試要點調(diào)試要點 交通信號燈控制器設(shè)計3 設(shè)計一個交通信號燈控制器，由一條主干道和一條支干道匯合成 十字路口，在每個入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁 止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在 禁行線外。 用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈，用傳感器或邏輯開關(guān)作檢測 車輛是否到來的信號。 主干道處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行。主 干道亮綠燈時，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時，主干道亮紅燈。 主、支干道均有車時

2、，兩者交替允許通行，主干道每次放行30秒， 支干道每次放行20秒，設(shè)立30秒、20秒計時、顯示電路。 在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡， 使行駛中的車輛有時間停到禁行線外，設(shè)立5秒計時、顯示電路。 黃燈亮?xí)r,原紅燈按1HZ的頻率閃爍。 要求主支干道通行時間及黃燈亮的時間均可在099秒內(nèi)任意設(shè)置。 一一.設(shè)計任務(wù)與基本要求 交通信號燈控制器設(shè)計4 二二.設(shè)計方案設(shè)計方案 該交通控制系統(tǒng)的組成框圖如下圖所示該交通控制系統(tǒng)的組成框圖如下圖所示: 交通信號燈控制器設(shè)計5 工作原理: 狀態(tài)控制器主要用于記錄十字路口交通燈的工作狀態(tài), 通過狀態(tài)譯碼器分別點亮相應(yīng)狀態(tài)的信號燈.秒信號

3、發(fā)生器 產(chǎn)生整個定時系統(tǒng)的時基脈沖,通過減法計數(shù)器對秒脈沖減 計數(shù),達到控制每一種工作狀態(tài)的持續(xù)時間.減法計數(shù)器的回 零脈沖使狀態(tài)控制器完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換,同時狀態(tài)譯碼器根據(jù)系 統(tǒng)下一個工作狀態(tài)決定計數(shù)器下一次減計數(shù)的初始值.減法 計數(shù)器的狀態(tài)由BCD譯碼器譯碼,數(shù)碼管顯示.在黃燈亮其間, 狀態(tài)譯碼器把脈沖引到紅燈控制電路,使紅燈閃爍. 交通信號燈控制器設(shè)計6 三三.電路設(shè)計 1.狀態(tài)控制及設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求,各信號燈的流程圖如下圖所示.信號燈四種不同 的狀態(tài)分別用S0(主綠燈亮,支紅燈亮),S1(主黃燈亮,子紅亮閃 爍),S2(主紅燈亮,支綠燈亮),S3(主紅燈閃爍,支黃燈亮)表示 交通信號燈控制

4、器設(shè)計7 電路流程圖如下所示電路流程圖如下所示: 交通信號燈控制器設(shè)計8 2.狀態(tài)譯碼器 主.支干道上紅黃綠信號燈的狀態(tài)主要取決于狀態(tài)控制器的輸出 狀態(tài).它們之間的關(guān)系如下真值表.對于信號燈的狀態(tài),1”表示燈 亮,0”表示燈滅. 狀態(tài)控制器輸出主干道信號燈支干道信號燈 Q2Q1RYGryg 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 交通信號燈控制器設(shè)計9 根據(jù)真值表根據(jù)真值表,可列出各信號燈的邏輯函數(shù)可列出各信號燈的邏輯函數(shù) 表達式為表達式為: 1212 12, 12 221212 1212 12, 12 2

5、, 21212 , , , QQgQQg QQyQQy QrQQQQQr QQGQQG QQYQQY QRQQQQQR 交通信號燈控制器設(shè)計10 現(xiàn)選取擇半導(dǎo)體發(fā)光二極管模擬交通燈,由于門電路的帶灌電流的 能力一般比帶拉電流 的能力強,要求門電路輸出低電平時,點亮相應(yīng) 的發(fā)光二極管.故狀態(tài)譯碼器的電路組成如下圖所示: 交通信號燈控制器設(shè)計11 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求,當黃燈亮?xí)r,紅燈應(yīng)按 1HZ的頻率閃爍.從狀態(tài)譯碼器真值表中看出, 黃燈亮?xí)r,Q1必為高電平;而紅燈點亮信號與 Q1無關(guān).現(xiàn)利用Q1信號去控制一三態(tài)門電路 74LS245(或模擬開關(guān)),當Q1為高電平時,將秒 信號脈沖引到驅(qū)動紅燈的與非

6、門的輸入端,使 紅燈在黃燈亮其間閃爍;反之將其隔離,紅燈信 號不受黃燈信號的影響. 交通信號燈控制器設(shè)計12 根據(jù)設(shè)計要求,交通燈控制系統(tǒng)要有一個能自動裝入 不同定時時間的定時時間器,以完成30秒,20秒,5秒的定時 任務(wù)。時間狀態(tài)由兩片74LS47和兩只LED數(shù)碼管對減法 計數(shù)器進行譯碼顯示；預(yù)置到減法計數(shù)器的時間常數(shù)通 過三片8路雙向三態(tài)門74LS245來完成。三片74LS245的 輸入數(shù)據(jù)分別接入30,20,5三個不同的數(shù)字,任一輸入數(shù)據(jù) 到減法計數(shù)器的置入由狀態(tài)譯碼器的輸出信號控制不同 74LS245的選通信號碼來實現(xiàn)。 3.定時系統(tǒng) 交通信號燈控制器設(shè)計13 例如當狀態(tài)控制器在S1(

7、Q2Q1=01或在 S3(Q2Q1=11)時,要求減法計數(shù)器按初值5開始計數(shù), 故采用S1,S2為邏輯變量而形成的控制信號Q1去控 制輸入數(shù)據(jù)接數(shù)字5的74LS245的選通信號。由于 74LS245選通信號要求低電平有效,故Q1經(jīng)一級反 相器后輸出接相應(yīng)74LS245的選取通信號。同理,輸 入數(shù)據(jù)接30的三態(tài)門74LS245的選通信號接主干道 綠燈信號 ;輸入數(shù)據(jù)接20的三態(tài)門74LS245的選 通信號接支干道綠燈信號 。 G g 交通信號燈控制器設(shè)計14 產(chǎn)生秒信號的電路有多種形式, 在此我們利用 于555定時器組成的秒信號發(fā)生器： 4.秒信號產(chǎn)生器秒信號產(chǎn)生器 交通信號燈控制器設(shè)計15 因為該電路輸出脈沖的周期為: 若T=IS,令C=10uF,R1=39 ,則R2 51 . 取一固定電阻47 與一5 的電位器相串聯(lián)代 替電阻R2。在調(diào)試電路時調(diào)節(jié)電位器Rp,使輸出 脈沖周期為IS。 CRRT2127 . 0 k k k k 交通信號燈控制器設(shè)計16 四四.調(diào)試要點調(diào)試要點 首先調(diào)試秒信號發(fā)生器,用示波器監(jiān)視秒信號發(fā)生器 的輸出，調(diào)節(jié)電位器RW，使輸出信號的周期為1秒。 直接將秒信號引入狀態(tài)控制器脈沖輸入端，在該脈沖 作用下，模擬主支干道的三色信號燈應(yīng)按要求依次轉(zhuǎn)換， 否則應(yīng)查找原因