交通燈控制邏輯電路設計

1、電工電子技術課程設計交通燈控制邏輯電路設計姓名：景德鎮(zhèn)陶瓷學院機電學院2008 年 01 月 04 日目錄、概述二、方案論證2三、各單元電路的說明4四 方案實現(xiàn)6五、安裝與調(diào)試8六、元件明細表9七、參考文獻10八、設計小結、體會10九、交通燈控制系統(tǒng)的電路邏輯圖11一 、概述為了確保十字路口的車輛順利暢通地行駛， 往往都采用自動控制的交通信號 燈來進行指揮。其中紅燈（R）亮，表示該條道路禁止通行；黃燈（Y）亮表示 停車；綠燈（G）亮表示允許通行。1、設計任務和要求設計一個十字路口交通信號燈控制器，其要求如下：1.設南北方向的紅、黃、綠燈分別為 NSR NSY NSG東西方向的紅、黃、 綠燈分別

2、為EWREWY EWG則滿足圖4.1的工作流程并且可以并行工作：NSG( EWR-NSR ( EWG,黃燈用于閃爍提示綠燈變?yōu)榧t燈。2滿足兩個方向的工作時序：東西方向紅燈亮的時間應等于南北方向黃、 綠燈亮 的時間之和；南北方向紅燈亮的時間應等于東西方向黃、綠燈亮的時間之和。時序工作流程見圖4.2所示：南;I血綠燈亮，東西向紅燈亮一一占5協(xié)南北向黃燈亮，東西向紅燈亮一一占n¥南北向紅燈高，東西向綠燈亮一一占51南北向紅燈亮東西向黃燈亮一一占It圖42交通燈順序工作流程圖卍圖4.3交通燈時序工作流程圖*圖4.3中，假設每個單位時間為4秒，則南北、東西方向的綠、黃、紅燈亮 的時間分別為24

3、秒、4秒、24秒，一次循環(huán)為48秒。其中紅燈亮的時間為綠 燈、黃燈亮的時間之和，黃燈是間歇閃耀。3十字路口要有數(shù)字顯示裝置，作為時間提示，以便人們更直觀地把握時間。具 體要求為：當某方向綠燈亮時，置計數(shù)器為某一個數(shù)值，然后以每秒減1的計數(shù)方式工作，直至減到數(shù)為“ 0”，十字路口紅、綠燈交換，一次工作循環(huán)結束， 進入另一個方向的工作循環(huán)。例如：當南北方向從紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈時，置南北方向數(shù)字顯示為24，并使數(shù)顯計數(shù)器開始減“ 1”計數(shù)，當減法計數(shù)到綠燈滅而黃燈亮（閃耀）時，數(shù)碼管顯 示的數(shù)值應為4,當減法計數(shù)到“ 0”時，黃燈滅，而南北方向的紅燈亮；同時， 使得東西方向的綠燈亮，并置東西方向的數(shù)碼管

4、的顯示為24。4可以手動調(diào)整脈沖時間，夜間為黃燈閃耀。三、設計過程1.課題分析根據(jù)設計任務和要求，參考交通燈控制器的邏輯電路主要框圖4.1，設計方案可以從以下幾部分進行考慮。交通燈控制器的系統(tǒng)框.圖 如圖4.1所示。2方案論證1.1Hz標準脈沖和分頻器 產(chǎn)生穩(wěn)定的秒脈沖信號，確保整個電路裝置同步工作和實現(xiàn)定時控制。因十字路口每個方向綠、黃、紅燈亮時間比例分別為 5： 1： 6,所以，如果選4秒為一 單位時間，則計數(shù)器每計數(shù)4秒輸出一個脈沖。這一電路用 D觸發(fā)器可實現(xiàn)。2計數(shù)器按計時要求記錄秒脈沖的數(shù)目，完成計時任務，向交通燈控制器發(fā)出相應的定 時信號，控制兩條道路通車時間和綠燈變紅燈的切換時間

5、。2交通燈控制器由波形圖可知，計數(shù)器每工作循環(huán)周期為 12,所以可以選用12進制計數(shù)器。計 數(shù)可以用單觸發(fā)器組成，也可以用中規(guī)模集成計數(shù)器。這里我們選用中規(guī)模74LS164八位移位寄存器組成扭環(huán)形12進制計數(shù)器。扭環(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)表如 表1.1所示。根據(jù)狀態(tài)表，我們不難列出東西方向和南北方向綠、黃、紅燈的 邏輯表達式：南北方向東西方向紅EWR = Q、黃恥T 型岳(AKT NY CPl )EWY-QaQ5EWY EWY CPI)綠5J7G = e4由于黃燈要求閃耀幾次，所以用1Hz的標準脈沖和EWY或 NSY黃燈信號相“與” 即可。表4.1 狀態(tài)表計數(shù)器輸出南北方向東西方向TQQ1Q 2QQ

6、3Q 4NSG NSYNSREWG EWYEWR0000000100001110000010000121100001000013111000100001411110010000151111010T0001611111100110070111110011008001111001100900011100110010000011001100110 0 0 0 00 0 10014.譯碼驅(qū)動電路按照交通燈控制器所處的狀態(tài)進行譯碼，然后驅(qū)動相應的信號燈，指揮道路的 行人和車輛。3. 顯示控制部分顯示控制部分實際上是一個定時控制電路。當綠燈亮時，使減法計數(shù)器開始工作（用對方的紅燈信號控制），每來一個秒脈沖

7、，使計數(shù)器減1,直到計數(shù)器為“ 0”停止。譯碼顯示可用74LS47驅(qū)動BCD碼七段譯碼器，計數(shù)器采用可預制加、減計數(shù)器，如 74LS168 74LS190 74LS193等。4. 手動、自動控制，夜間控制采用選擇開關進行。置開關在手動位置，輸入單次脈沖，可以使交通燈處于某一位置上；開關在自動位置上時，交通信號燈按自動循環(huán)工作方式運行。夜間時，將夜間開關接通，黃燈將一直閃耀，提醒過往行人注意。四、方案實現(xiàn)1.單次手動及脈沖電路如圖3.0所示。單次脈沖是由兩個與非門組成 的RS觸發(fā)器產(chǎn)生，當S2在手動位置，且按下 3時，有一個脈沖輸 出使74LS164移位計數(shù)，實現(xiàn)手動控制。當 Sz在自動位置時，

8、由秒 脈沖電路經(jīng)分頻后輸出給74LS164,這樣，74LS164為每4秒向前移 一位。單次Si2. 控制器電路選用8位寄存器74LS164組成扭環(huán)形十二進制計數(shù)器。3. 計數(shù)顯示電路根據(jù)設計任務，譯碼顯示選用 BCD碼七段譯碼器74LS248，顯示器選用LC5011-11共陰極LED顯示器，計數(shù)器選用可預置加、減法計 數(shù)器74LS168。計數(shù)器做成二十四進制減法計數(shù)器。 南北方向的數(shù)字 顯示電路如圖:南北方向置數(shù)信號1由圖中可以看出，在減法計數(shù)器開始工作之前，由黃燈亮信號使減法 計數(shù)器先置入數(shù)據(jù)，圖中接入 U/D和LD的信號就是由黃燈亮（Y=1） 時，置入數(shù)據(jù)。黃燈滅（Y=0）,而紅燈亮（R=

9、1）時，開始減計數(shù)。4. 交通燈控制系統(tǒng)的電路邏輯圖交通燈控制系統(tǒng)的電路邏輯圖如圖五安裝調(diào)試5.1控制器電路調(diào)試，譯碼器電路調(diào)試，整機調(diào)試。整個交通燈控制系統(tǒng)需要有 4個時間顯示器，28個交通燈。我在這 里共接了 6個時間顯示器，其中4個用于交通倒計時，另外2個用于 顯示當前置數(shù)2、點擊啟動按鈕，便可以進行交通燈控制系統(tǒng)的仿真， 電路默認把通車時間設為25秒，打開開關后，東西方向綠燈亮，“東 來西往”的行人車輛都可自由通行；南北方向車道的紅燈亮，南來北 往的行人車輛皆禁止通行。時間顯示器從預置的 25秒，以每秒減1, 減到數(shù)5時，東西方向車道的綠燈轉(zhuǎn)換為黃燈，而且黃燈每秒閃一次， 其余燈都不變

10、。減到數(shù)1時，1秒后顯示器又轉(zhuǎn)換成預置的25秒， 東西方向車道的黃燈轉(zhuǎn)換為紅燈，人行道的紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈；南北方 向車道的紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈，人行道的綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈。如此循環(huán)下去。3、修改通車時間為其它的值再進行仿真（時間范圍為 698秒），效 果和上面差不多，東西方向車道的綠燈亮，時間倒計數(shù) 5,車燈進行 一次轉(zhuǎn)換，到0秒時又進行轉(zhuǎn)換，而且時間重置為預置的數(shù)值，如此 循環(huán)。六元器件清單1定時器5551個2十進制同步加/減計數(shù)器74LS1684片3六反相器74LS041片4四一2輸入與門74LS082片5三一3輸入與門74LS111片6四一2輸入或門74LS321片7BCD七段譯碼驅(qū)動器74LS24

11、84片8雙D觸發(fā)器74LS741片98位串入/并出移位寄存器74LS1641片10四一2輸入與非門74LS1001片11歐姆電阻10KQ 200 Q4、4212可調(diào)電阻47KQ1個13電容10卩 F、4.7 卩 F、0.01 卩F 2、2、214發(fā)光二級管6個開關3個16數(shù)碼管LC5011-111個七 參考文獻（1） 電子技術基礎（數(shù)字部分）康華光等編（ 2） 數(shù)字電子技術基礎閻石等編八 設計小結、體會 交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和倒計時時間的顯示，基本能實現(xiàn)東西、南北 直行和轉(zhuǎn)彎燈的顯示功能。在現(xiàn)實中晚上沒有行人，可以不用交通 燈控制，只需要黃燈亮著提醒人們前方有路口即可。那就需要一個 始終顯示模塊，

12、指定的時間內(nèi)回到初始狀態(tài)也就是我用的 EN=O是的 狀態(tài)。只是人為控制，若有 24 小時的計時會使交通燈的控制智能化。 有些城市的交通燈中也有右轉(zhuǎn)燈，這個程序中有很多地方仍然需要 改進。通過這次課程設計，加強了我動手、思考和解決問題的能力 . 在 課程設計的過程中 , 我想了很多種方案 ,對同一個問題 （像計數(shù)器的接 法）都想了很多種不同的接法 , 運用不同的芯片進行了比較 ,最后還是 采取了上面的方法進行連接 .在連線過程中 , 經(jīng)常會遇到一些問題 ,比 如接錯線 , 無意中刪除了一些線等 ,使自己感覺到有點點的力不從心 . 從開始做課程設計那天起 ,腦中天天都想著同樣的問題 ,怎么去接線

13、, 怎么去把電路弄得更加簡單 , 怎么別人更容易看懂 . 你會花更多的時 間才會做好 . 課程設計有利于提高我們的動手能力 , 能把我們所學的 書本知識運用到實際生活中去 .同時也豐富了我們的業(yè)余生活 , 提高 我們對知識的理解能力 .13東西方向EWGY' B74LS11交通燈控制系統(tǒng)的電路邏輯圖南北方向NSGY'BLC501-8174LS08東西南北> 112&> 1g74LS248a.g74LS248a.g74LS248a.g74LS248D C B AD C B AD C B AD C B APQ3Q2Q1Q0PQ3Q2Q1Q0&&T74LS168T74LS16874LS04U/DLDDCCU/DLDDCC1&74L