電子交通燈設(shè)計(jì)報(bào)告

1、交通燈報(bào)告設(shè)計(jì)年級(jí)：2013級(jí)學(xué)院：電子信息工程學(xué)院 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院小組成員：郭文斌、王陽、張婷前 言現(xiàn)如今，隨著人口和汽車的日益增長(zhǎng)，城市交通日益擁擠，人們的安全問題也日益重要。因此，紅綠交通信號(hào)燈成為交管部門管理交通的重要工具之一。交通信號(hào)燈常用于十字路口，用來控制車的流量，提高交叉口車輛的通行能力，減少交通事故。有了交通燈人們的安全出行有了很大的保障。   自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)，設(shè)計(jì)方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化、科學(xué)化、簡(jiǎn)便化。尤其是近幾年來，隨著電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子電路分析和設(shè)計(jì)方法有了很大的改進(jìn)，

2、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化也已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可缺少的工具和手段，這些為交通燈控制電路的設(shè)計(jì)提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)通過采用數(shù)字電路對(duì)交通燈控制電路的設(shè)計(jì),提出使交通燈控制電路用數(shù)字信號(hào)自動(dòng)控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方法,指揮各種車輛和行人安全通行,實(shí)現(xiàn)十字路口交通管理的自動(dòng)化。因此，在本次課程設(shè)計(jì)里，將以傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)交通控制信號(hào)燈。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的是培養(yǎng)數(shù)字電路的能力，掌握交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)方法。一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈定時(shí)控制系統(tǒng)，基本要求如下：（1）、用紅、黃、綠三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈，設(shè)計(jì)制作一個(gè)交通燈控制電路。（2）、當(dāng)主干道允

3、許通行亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈。而支干道允許通行亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈。（3）、兩者交替允許通行，每次放行20秒。（4）、在每次由亮綠燈變成紅燈時(shí)的轉(zhuǎn)換過程中間，要亮5秒黃燈作為過度，以使行駛中的車輛有時(shí)間停到禁止線以外。二、交通燈控制系統(tǒng)。 交通燈控制系統(tǒng)原理框圖三、 所用器材：NE555，74ls08,74ls04,74ls163,74ls153,74ls248,74ls74,共陰數(shù)碼管，發(fā)光二極管，若干電阻電容四、總體設(shè)計(jì)方案：上圖為交通燈的一個(gè)整體設(shè)計(jì)框圖。系統(tǒng)主要由秒脈沖信號(hào)發(fā)生器、定時(shí)器、控制器、譯碼器、信號(hào)燈顯示器組成。其中控制器是核心部分，由它控制定時(shí)器和譯碼器的工作，秒脈沖信號(hào)

4、發(fā)生器產(chǎn)生定時(shí)器和控制器所需的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，譯碼器輸出兩路信號(hào)燈的控制信號(hào)。圖中TL、TY為定時(shí)器的輸出信號(hào)，ST為控制器的輸出信號(hào)。TL ：表示甲車道或乙車道綠燈亮的時(shí)間間隔為20秒，即車輛正常通行的時(shí)間間隔。定時(shí)時(shí)間到，TL=1，否則TL=0。TY ：表示黃燈亮的時(shí)間間隔為5秒。定時(shí)時(shí)間到，TY=1，否則，TY=0。ST ：表示定時(shí)器到了規(guī)定的時(shí)間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，由它控制定時(shí)器開始下一個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)。因此，用定時(shí)器分別產(chǎn)生兩個(gè)時(shí)間間隔后，向控制器發(fā)出“時(shí)間已到”的信號(hào)，控制器根據(jù)定時(shí)器的信號(hào)，決定是否進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。如果肯定，則控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，定時(shí)器開始清零，準(zhǔn)備

5、重新計(jì)時(shí)。交通燈控制器的控制過程分為四個(gè)階段，對(duì)應(yīng)的輸出有四種狀態(tài)，分別用S0、S1、S2、S3表示。S0狀態(tài)：甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮，此時(shí)甲車道允許車輛通行，乙車道禁止車輛通行。當(dāng)甲車道綠燈亮夠規(guī)定的時(shí)間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)。S1狀態(tài)：甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮，此時(shí)甲車道允許超過停車線的車輛繼續(xù)通行，而未超過停車線的車輛禁止通行，乙車道禁止車輛通行。當(dāng)甲車道黃燈亮夠規(guī)定時(shí)間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)。S3狀態(tài)：甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。此時(shí)甲車道禁止車輛通行，乙車道允許車輛通行，當(dāng)乙車道綠燈亮夠規(guī)定時(shí)間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入

6、下一個(gè)狀態(tài)。S2狀態(tài)：甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。此時(shí)甲車道禁止車輛通行，乙車道允許超過停車線的車輛通行，而未超過停車線的車輛禁止通行。當(dāng)乙車道紅燈亮夠規(guī)定的時(shí)間后，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)-S0狀態(tài)。S0、S1、S2、S3狀態(tài)分別分配狀態(tài)編碼為00、01、10、11，由此得到控制器的狀態(tài)，如表1所示。 表1狀態(tài)轉(zhuǎn)換表控制器狀態(tài)信號(hào)燈狀態(tài)車道運(yùn)行狀態(tài)S0（00）甲綠，乙紅甲車道通行，乙車道禁止通行S1（01）甲黃，乙紅甲車道緩行，乙車道禁止通行S3（11）甲紅，乙綠甲車道禁止通行，乙車道通行S2（10）甲紅，乙黃甲車道禁止通行，乙車道緩行控制器應(yīng)送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控

7、制信號(hào)。為簡(jiǎn)便起見，把燈的代號(hào)和燈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)合二為一，并作如下規(guī)定：AG=1：甲車道綠燈亮；BG=1：乙車道綠燈亮；AY=1：甲車道黃燈亮；BY=1：乙車道黃燈亮；AR=1：甲車道紅燈亮；BR=1：乙車道紅燈亮。具體設(shè)計(jì)方案如下：a) 秒脈沖發(fā)生器部分：我們組用NE555定時(shí)器結(jié)合相關(guān)47K電阻以及10UF 10NF電容組成多諧振蕩器，用以產(chǎn)生1HZ的脈沖，從而計(jì)數(shù)器進(jìn)行相關(guān)工作。仿真圖如下：b) 計(jì)數(shù)器部分：采用74ls163計(jì)數(shù)器，并設(shè)定5秒和二十秒兩種進(jìn)制，用以控制黃燈和紅綠燈，以及數(shù)碼管的顯示。仿真圖如下：c) 譯碼器部分：采用74ls248譯碼器。主要用于對(duì)計(jì)數(shù)器發(fā)送的數(shù)字進(jìn)行譯碼，

8、從而驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。仿真圖如下：d) 控制器部分：控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號(hào)燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。它選用74ls74雙D觸發(fā)器做時(shí)序寄存器產(chǎn)生四種狀態(tài)，選用74LS153數(shù)據(jù)選擇器來對(duì)寄存器的輸入狀態(tài)進(jìn)行控制，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，邏輯函數(shù)表達(dá)式，就可進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，最后用數(shù)據(jù)選擇器和雙D觸發(fā)器通過相關(guān)邏輯門對(duì)交通燈和數(shù)碼管的狀態(tài)進(jìn)行相關(guān)的轉(zhuǎn)換。如圖：控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表輸 入輸 出現(xiàn) 態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件次 態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)Q1n Q0nTL TYQ1n+1 Q0n+1ST0 00 00 10 11 11 11 01 00 X1 XX 0X 10 X1 XX 0X 10

9、00 10 11 11 11 01 00 001010101根據(jù)上表寫出狀態(tài)方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)方程為：用四選一數(shù)據(jù)選擇器和D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，設(shè)A1A0 = Q1nQ0n ，其他變量通過數(shù)據(jù)輸入端輸入。數(shù)據(jù)選擇器用74LS153，觸發(fā)器用74LS74。設(shè)計(jì)中將觸發(fā)器的輸出看作邏輯變量，將TL、 TS看作輸入信號(hào)，按照由數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)以上三個(gè)邏輯函數(shù)，并將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值加到數(shù)據(jù)選擇器的選擇變量端，數(shù)據(jù)選擇器的輸入端信號(hào)可以根據(jù)狀態(tài)方程和轉(zhuǎn)換信號(hào)方程得出。就可得到控制器的原理圖，觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端輸入秒脈沖。系統(tǒng)的輸出是在Q1Q0驅(qū)動(dòng)下的六個(gè)發(fā)光二極管，各狀態(tài)與信號(hào)燈的關(guān)系由

10、表2給出，因此，得到二極管信號(hào)與控制器狀態(tài)變量的關(guān)系為：甲車道： AG= Q1*Q0 AY= Q1*Q0 AR=Q1乙車道： BG= Q1*Q0 BY= Q1*Q0 BR= Q1仿真圖如下：設(shè)計(jì)電路總圖五、總結(jié)及心得體會(huì)： 這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)星期。雖然很辛苦，但是通過這一個(gè)星期的努力，還是有很多收獲的。通過這一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了自己的很多缺點(diǎn)與不足，自己知識(shí)的漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。在課程設(shè)計(jì)過程中，光有理論知識(shí)是不夠的，還必須懂一些實(shí)踐中的知識(shí)。首先，我們要做好課前的仿真練習(xí)，只有仿真通過了，才能做接下來的硬件焊接部分。其次，在焊接電路之前，我們必須查閱好各個(gè)芯片的引腳圖，知道一個(gè)芯片共有幾個(gè)引腳，哪個(gè)引腳該接什么。最后，在焊接的時(shí)候，一定要細(xì)心，不能夠三心二意，因?yàn)榫€比較多，所以一定要全神貫注。結(jié)果出不來，不要急躁；看到其他同學(xué)提前完成設(shè)計(jì)了，不要急躁；當(dāng)找不到問題所在處時(shí)，也不要急躁。總而言之，就是得靜下心來，不急不躁，慢慢檢查，慢慢體會(huì)。本次課程設(shè)計(jì)也讓我加深了對(duì)電子線路基本知識(shí)的理解，提高了我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，增強(qiáng)了我的根據(jù)課程需要選學(xué)參考資料，查閱手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。同時(shí)我也初步學(xué)習(xí)到了關(guān)于課程設(shè)計(jì)的基本方法、步驟和撰寫設(shè)計(jì)論文的格式。通過這次課程設(shè)