(完整word版)交通燈控制器課程設(shè)計(jì)

1、河南科技學(xué)院新科學(xué)院電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：交通燈控制器設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化 094姓名:胡金友時(shí)間：201168 2011.6.18指導(dǎo)教師：孔曉紅苗青林完成日期：2011 年 6 月 15 日1交通燈控制器設(shè)計(jì)任務(wù)書1 1 設(shè)計(jì)目的與要求設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制器，要認(rèn)真并準(zhǔn)確地理解有關(guān)要求，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在 雙干線的路口上，交通信號(hào)燈的變化按照下面假定進(jìn)行計(jì)時(shí)：（1 1）放行線，綠燈亮放行 2525 秒，黃燈亮警告 5 5 秒，然后紅燈亮禁止。（2 2）禁止線，紅燈亮禁止 3030 秒，然后綠燈亮放行。使兩條路線交替的成為放行線和禁止線，便可實(shí)現(xiàn)交通控制。（3 3）特殊情況下能實(shí)

2、現(xiàn)手動(dòng)操作。2.2.設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)(1)畫出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系;(2)(2)確定元器件及元件參數(shù)；(3)(3)進(jìn)行電路模擬仿真；(4(4)SCISCI 文件生成與打印輸出；(5(5)PCPC 我件生成與打印輸出。3.3. 編寫設(shè)計(jì)報(bào)告寫出設(shè)計(jì)的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有總結(jié)體會(huì)。4.4. 答辯在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成敘述并回答冋題。2目錄1 1 設(shè)計(jì)任務(wù).2 21.11.1 交通燈控制器設(shè)計(jì)任務(wù)書. 2 21.21.2 引言.3 32 2 設(shè)計(jì)方案. 3 32.12.1 總體設(shè)計(jì)方案說明.4 42.22.2 模塊結(jié)構(gòu)與電路圖.5 53 3 整體電路. 10104 4 設(shè)計(jì)總結(jié).1111

3、5 5 參考文獻(xiàn). 11113交通燈控制器設(shè)計(jì)摘 要：為確保車輛安全，行人安全有序地通過城市交通叉路口，本設(shè)計(jì)介紹一種線路簡(jiǎn)單、成本低、體積小、可靠性高的全電子指揮信號(hào)燈控制器。利用74LS19074LS190、74LS13974LS139、NE555NE555等芯片簡(jiǎn)易的實(shí)現(xiàn)交通指揮信號(hào)燈的全自動(dòng)化控制。關(guān)鍵詞：交通燈、計(jì)時(shí)器、控制器、秒脈沖1 引言生活中跟大家關(guān)系最為密切的交通是道路，因?yàn)槊總€(gè)人都要走路，所以交通燈就尤其重要交通燈是控制陸地交通的樞紐，如果沒有交通燈的出現(xiàn)，那么現(xiàn)在 社會(huì)人類恐怕連路都不好走了特別是上下班高峰時(shí)候，交通就是非常擁擠，這個(gè) 時(shí)候交通燈就起了關(guān)鍵作用它起了分流交

4、通作用，不會(huì)造成交通堵塞它按照上 下班高峰期、順暢期等交通流量的不同而設(shè)置各車道的通行時(shí)間，那樣以后車輛就會(huì)各就各位，不會(huì)有什么搶道和車輛碰撞啦，還有車與人爭(zhēng)過街的事情發(fā)生啦， 交通就會(huì)井然有序了，人們走路就安心多了，汽車就會(huì)更快的到達(dá)。傳統(tǒng)的交通信 號(hào)燈采用白熾燈作為發(fā)光部件，存在耗電量大、亮度不夠、容易損壞等缺點(diǎn)，給 道路交通管理帶來(lái)一些不便。發(fā)光二極管（LEDLED ）具有發(fā)光亮度高、顏色鮮艷醒 目、電光轉(zhuǎn)換效率高、耗電量少、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)。采用超高亮度 LEDLED 的新型交通燈比傳統(tǒng)交通燈在各項(xiàng)性能上都有很大提高，整機(jī)可靠性大大提高， 目前在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。2 總體設(shè)計(jì)

5、方案2.12.1 設(shè)計(jì)思路依據(jù)功能要求，交通燈控制系統(tǒng)主要由秒表脈沖信號(hào)發(fā)生器、 倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)電 路和信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器組成，原理框圖如下圖 1 1 所示。秒表脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)倒計(jì) 時(shí)計(jì)數(shù)電路和黃燈閃爍控制電路的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源。 倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器輸出兩組驅(qū)動(dòng) 信號(hào) T5T5 和 T0T0，分別為黃燈閃爍和變換為紅燈的控制信號(hào)， 這兩個(gè)信號(hào)經(jīng)信號(hào)燈 轉(zhuǎn)換器控制信號(hào)燈工作、倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)電路是系統(tǒng)的主要部分，有它控制信號(hào)燈轉(zhuǎn) 換工作。4圖 1 1:原理框圖(1)(1)圖甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間隔TLTL 時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)信號(hào)STST,轉(zhuǎn)到下一工

6、作狀態(tài)。(2)(2)甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上未過停車線的車輛停止 通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，乙車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔 TYTY 時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)STST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。(3)(3)甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TLTL 時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào) STST,轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。(4)(4)甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上未過縣停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī) 定的時(shí)間間隔 T TY Y時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST,ST,系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到(1

7、 1)種工作狀態(tài)。交通燈以上 4 4 種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進(jìn)行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為 0000、0101、1010、1111，并分別用 S0S0、S1S1、S3S3、S2S2 表示， 則控制器的工作狀態(tài)及功能如表1212、1 1 所示，控制器應(yīng)送出甲、 乙車道紅、黃、綠燈的控制信號(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， 并作如下表 1 1 所秒脈沖倒計(jì)時(shí)4APBS發(fā)生器計(jì)時(shí)器A 交通燈控制器東西方向O O O5示：6表 1 1 交通燈控制器控制狀態(tài)信號(hào)燈狀態(tài)車道運(yùn)行狀態(tài)SOSO（0000）甲綠，乙紅甲車道通行，乙車道禁止通行S1S1 （0101） 甲黃，乙紅甲車道緩

8、行，乙車道禁止通行S3S3（1010）甲紅，乙綠甲車道禁止通行，乙車道通行S2S2（ 1111） 甲紅，乙黃甲車道禁止通行，乙車道緩行AG=1AG=1 :甲車道綠燈亮;BG=1BG=1 :乙車道綠燈亮;AY=1AY=1 :甲車道黃燈亮;BY=1BY=1 :乙車道黃燈亮;AR=1AR=1 :甲車道紅燈亮;BY=1BY=1 :乙車道紅燈亮;2.2 模塊結(jié)構(gòu)與電路圖（1 1）倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器十字路口要有數(shù)字顯示作為倒計(jì)時(shí)提示，以便人們更直觀地把握時(shí)間。具體工作方式為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后以每秒減1 1，計(jì)數(shù)方式 開始7工作，直至減數(shù)為“ 5 5”和 0 0”十字路口綠、黃、紅燈變換，一

9、次工作循環(huán)結(jié) 束，而進(jìn)入下一步某方向的循環(huán)，在倒計(jì)時(shí)過程中計(jì)數(shù)器還向信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器提供 模 2525 的定時(shí)信號(hào) T5T5 和模5 5 的定時(shí)信號(hào) T0,T0,用以控制黃燈的閃爍和黃燈向紅燈的 變換。倒計(jì)時(shí)顯示采用七段數(shù)碼管作為顯示，它由計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)并顯示計(jì)數(shù)器的輸出 值。計(jì)數(shù)器選用集成電路 7419074190 進(jìn)行設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)便。7419074190 是十進(jìn)制同步可逆計(jì) 數(shù)器，它具有異步并行置數(shù)功能、保持功能。7419074190 沒有專用的清零輸入端，但 可以借助 QDQD、QCQC、QBQB、QAQA 的輸出數(shù)據(jù)間接實(shí)現(xiàn)清零功能。功能如表 4 4 所示表 2 27419074190 的功能表C

10、TENU/DU/DCLKCLKLOADA A B B C C D DQaQbQcQdQaQbQcQdX XX XX X0 0d0d0 d1d1 d2d2 d3d3d0d0 d1d1 d2d2 d3d30 01 1f1 1X X X X X X X X減計(jì)數(shù)0 00 01 1X X X X X X X X加計(jì)數(shù)1 1X X1 1X X X X X X X X保持圖 2 2 74LS19074LS190 芯片管腳圖CTENCTEN 器件使能端RCORCO進(jìn)位輸出/ /錯(cuò)位輸出端CLKCLK時(shí)鐘輸入（上升沿有效）A-DA-D并行數(shù)據(jù)輸入8LOADLOAD 異步并行置入控制端（低電平有效）Q0-Q3Q

11、0-Q3輸出端U/DU/D加/ /減計(jì)數(shù)方式控制端其三個(gè) 190190 芯片的 U/DU/D 端都接高電平，以實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)方式的功能。控制紅 綠燈現(xiàn)顯示器的兩個(gè) 190190 芯片的十位 P1P1 端接高電平（即 00100010），個(gè)位的 P0P0、P2P2 端接高電平（即 01010101） ，實(shí)現(xiàn) 2525 倒計(jì)時(shí)；控制黃燈倒計(jì)時(shí)顯示器的 190190 芯 片的 P0P0、P2P2 端接高電平（即 01010101 ）實(shí)現(xiàn)從 5 5 秒開始倒計(jì)時(shí)的功能。紅綠燈和 黃燈顯示的計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)控制器端通過一個(gè)非門連接，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)計(jì)時(shí)器之間的 跳變。行波段時(shí)鐘輸出端與異步并行置入控制端分別用一個(gè)與非

12、門和非門連接，以實(shí)現(xiàn)保持與置數(shù)的功能。然后接紅綠燈控制器的與非門與接黃燈控制器的與非 門后面再分別接一個(gè)非門，將行波時(shí)鐘輸出地信號(hào)轉(zhuǎn)變過來(lái)，一塊通過一個(gè)與非 門接入到信號(hào)燈控制器，以實(shí)現(xiàn)紅黃綠燈變換與倒計(jì)時(shí)對(duì)應(yīng)變換的功能。倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器電路如圖 3 3：圖 3 3 倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器電路圖cu:QCDCDB.= I-.rr9(2 2 )秒脈沖產(chǎn)生電路秒脈沖產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)，主要由振蕩器和分頻器組 成。振蕩器是計(jì)時(shí)器的核心，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精度決定了計(jì)時(shí)器的準(zhǔn)確 度，可由石英晶體振蕩電路或 555555 定時(shí)器與 RCRC 組成的多諧振蕩器構(gòu)成。一般 來(lái)說，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)

13、器的精度就越高，但耗電量將增大，故在設(shè)計(jì)時(shí)， 一定根據(jù)需要設(shè)計(jì)出最佳電路。石英晶體振蕩器具有頻率準(zhǔn)確、 振蕩穩(wěn)定、溫度 系數(shù)小的特點(diǎn)，但如果精度要求不高的時(shí)候可以采用555555 構(gòu)成的多諧振蕩器。倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器向秒脈沖發(fā)生器如圖4:4:圖 4.4.脈沖產(chǎn)生電路圖3，模擬仿真圖:以 555555 定時(shí)器接外電路形成的多諧振蕩器發(fā)出頻率為1 1HZ脈沖信號(hào)，用作計(jì)數(shù)器及D觸發(fā)器的elk信號(hào)，由脈沖公式f=l/ /(Rl + 2R2)ln2要使f= 1HZ，可10選擇Rl=44k,R2 = 42k,c = 10uf計(jì)數(shù)器在狀態(tài)信號(hào) STST 作用下，首先清零，然后在時(shí)鐘脈沖上升沿作用下計(jì)數(shù)從零開始

14、進(jìn)行增 1 1 計(jì)數(shù)，向控制器提供模 5 5 的定時(shí)信號(hào) TYTY 和模 3030 的定時(shí)信號(hào) TLTL。STST 為狀態(tài)轉(zhuǎn)化 信號(hào)，每當(dāng) STST 輸出一個(gè)正脈沖，計(jì)數(shù)器進(jìn)行一輪計(jì)數(shù)，保證觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0 0 觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端輸入 1HZ1HZ 秒脈沖。控制器是交通管理的的核心，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。譯碼器主要任務(wù)是將控制器的輸出Q1.Q2Q1.Q2 的 4 4 種工作狀態(tài)翻譯成車道上的 6 6 個(gè)信號(hào)的工作狀態(tài)、。圖 5.5.模擬仿真圖舀CLt31.苗C D帝aAvccLQiUCRCTENiiiiiS；11總體電路原理圖：圖 6.6.總電路圖4 4 設(shè)

15、計(jì)總結(jié)通過本次試驗(yàn)，自己收獲很多，首先讓自己掌握了如何熟練的使用 DXP,EWBDXP,EWB 等軟件，查找元件、了解各個(gè)元器件的功能，引腳，封裝。其次，通 過這次的實(shí)驗(yàn)，加深了大二學(xué)過的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)的原理的理解。 以前學(xué)的也都是很籠統(tǒng)的理論知識(shí)， 不知道如何用到實(shí)踐上，然而這次實(shí)驗(yàn)仿真 加強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力、工程綜合能力和創(chuàng)新能力，使自己根據(jù)電路仿真的要求 應(yīng)該有明確的整體設(shè)計(jì)思想，通過分析選擇合適的單元電路。 計(jì)算，設(shè)定電路的 相關(guān)參數(shù)值，從小模塊設(shè)計(jì)起，再到整個(gè)模塊鍛煉了動(dòng)手能力和綜合分析能力。 但同時(shí)，自己的理論知識(shí)不扎實(shí)，很多原理都不懂，例如十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器的功能 表，JKJK 觸發(fā)器的工作原理都不記得了，需要查找書才能回憶起來(lái)。希望在日后 的設(shè)計(jì)當(dāng)中能改進(jìn)。5 5 參考文獻(xiàn)【1 1】 何書森，何華斌使用電子線路設(shè)計(jì)速成M.M.福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2005.4222005.422 484484【2 2】 謝白美. .電子線路綜合設(shè)計(jì)M.M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.252006.2512【3 3】康華光, ,鄒壽彬. .