交通燈控制電路方案設(shè)計(jì)書67757

1、數(shù)字電子技術(shù) 論文題目：交通燈控制電路設(shè)計(jì)系別：機(jī)電工程系專業(yè)：機(jī)電一體化學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：賓恩鈞廖曉梅職稱：副教授高級工程師題目類型： 理論研究實(shí)驗(yàn)研究工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)2010年 07月 09日摘 要十字路口交通燈是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測，交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的組成部分。數(shù)字系統(tǒng)是一個(gè)能夠?qū)?shù)字信號(hào)進(jìn)行加工，傳遞，和存儲(chǔ)的實(shí)體，它由實(shí)現(xiàn)各種功能的數(shù)字邏輯電路相互連接而成。用來處理數(shù)字信號(hào)的電子線路稱為數(shù)字電路，數(shù)字集成電路的基本邏輯單元是邏輯門，一塊集成電路芯片所容納的邏輯門數(shù)量反映了芯片的集成度，集成度越高，單

2、個(gè)芯片所實(shí)現(xiàn)的邏輯功能越強(qiáng)。對于十字路口交通燈設(shè)計(jì)。在信號(hào)源的選擇上，我們采用了由555 定時(shí)器組成的秒脈沖發(fā)生器，提供一個(gè)頻率穩(wěn)定的準(zhǔn)確的方波信號(hào), 可保證信號(hào)燈的計(jì)時(shí)器準(zhǔn)確及穩(wěn)定。信號(hào)燈計(jì)數(shù)器為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS168，分別控制黃燈、綠燈、紅燈的計(jì)時(shí)，再由74LS48譯碼器控制數(shù)碼管顯示數(shù)字。關(guān)鍵詞： 計(jì)數(shù)器；控制電路；秒脈沖AbstractThe number system is one can logarithms word the signal carry on processing and deliver, and as for entity that save, it from

3、 carry out the number logic of various function the electric circuit is mutually conjunction but become.The electronics circuitused to handle number signal is called number electric circuit, the basic logic unit of number integrated circuit is a logic door, the logic door amount accepted by a piece

4、of integrated circuit chip reflected the integration degree of chip, the integration degree was more high, single the logic function carried out by chip is more strong.Is intersections transportation in the topic of this time course design the light control.On the choice of signal source, adopt from

5、 555 in fixed time the machine constitute of second pulser, provide a frequency stability of accurate square wave signal, can promise the timer of signal beacon is accurate and stable.The signal beacon counts a machine to count the machine 74 LS168s for decimal system, while controling an accounting

6、 of yellow light, green light and red light respectively again from the 74 LS48s translate the code machine control figures the tube show a number. Keyword:Count a machine。Control electric circuit 。Second pulse目錄引言 ··············&

7、#183;·················································&

8、#183;··41設(shè)計(jì)目的 ··············································

9、···········52交通燈基本工作原理 ·····································

10、··········52.1工作流程圖 ······································&#

11、183;·················52.1.1工作時(shí)序 ······························

12、83;···························63設(shè)計(jì)思路 ·····················&#

13、183;·····································64 元器件清單及主要元器件介紹 ·········

14、83;························75電路總體說明 ························

15、·······························9結(jié)論 ··················&#

16、183;·················································&#

17、183;·11謝辭 ···············································

18、83;······················12參考文獻(xiàn) ··························&#

19、183;·······································13附錄 ·········

20、83;·················································

21、83;···········14引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人，車，路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測，交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的組成部分。城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京，上海，南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，因此，自 80 年代后期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在高速公路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨

22、著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道，城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題，無論在大城市還是在小城市街道的十字路口，每條道路都各有一組紅、黃、綠信號(hào)燈，用以指揮車輛和行人有序地通過十字路口。紅燈（R）亮表示該道路禁止通行；黃燈（ Y ）亮表示停車；綠燈（ G）亮表示允許通行。交通燈控制電路即交通控制定時(shí)系統(tǒng)

23、就是用來自動(dòng)控制十字路口三組紅、黃、綠三色交通信號(hào)燈，指揮各種車輛和行人安全通行，因而使用十分廣泛。本設(shè)計(jì)使用了數(shù)字系統(tǒng)來解決實(shí)際應(yīng)用問題。1 設(shè)計(jì)目的（1）掌握十字路口交通燈控制器的構(gòu)成、原理與設(shè)計(jì)方法。（2）熟悉集成數(shù)字電路的使用方法。2 交通燈基本工作原理交通燈基本原理圖：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。見下圖（一）東西方向東西方向GYR時(shí)間顯示時(shí)間顯示GYR系統(tǒng)控制電路1手動(dòng)、單步分頻時(shí)標(biāo)圖（一）2.1 工作流程圖：南北向綠燈亮，東西向紅燈亮-占 5t南北向黃燈亮，東西向紅燈亮-占 5t南北向紅燈亮，東西向綠燈亮-占 5t南北向紅

24、燈亮，東西向黃燈亮-占 1t交通燈順序工作流程圖（二）圖中設(shè)南北方向的紅，黃，綠燈分別為NSR,NSY,NSG 東西方向的紅，黃，綠燈分別為 EWR,EWY,EWG。工作方式：南北方向綠燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向黃燈亮。工作時(shí)序：東西方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于南北方向亮黃、綠燈時(shí)間之和；南北方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于東西方向亮黃、綠燈時(shí)間之和。時(shí)序工作圖如下圖（三）：012345678910110123456tNSGNSYNSREWREWGEWY5 tt6t圖（三）假設(shè)每個(gè)單位時(shí)間為3 秒，則南北、東西方向綠、黃、

25、紅燈亮?xí)r間分別為15 秒、 3 秒、 18 秒，一次循環(huán)為36 秒。其中紅燈亮的時(shí)間為綠、黃燈亮的時(shí)間之和，黃燈是間歇閃耀。為了方便人們玩直觀地把握時(shí)間，十字路口要有數(shù)字顯示，作為提示，具體為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后以每秒減 1 計(jì)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(jié)束，而進(jìn)入下一步某方向的人作循環(huán)。例如：當(dāng)南北方向從紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈時(shí)，置南北方向數(shù)字顯示為 18，并使數(shù)顯計(jì)數(shù)器開始減“ 1”計(jì)數(shù)，當(dāng)減到綠燈滅而黃燈亮?xí)r，數(shù)顯的值應(yīng)為 3，當(dāng)減到“ 0”時(shí)，此時(shí)黃燈滅，而南北方向的紅燈亮；，同時(shí)，使得東西方向綠燈亮，并置東西方向的數(shù)顯為18。3

26、設(shè)計(jì)思路根據(jù)此次數(shù)電實(shí)訓(xùn)的要求 , 我設(shè)計(jì)的交通燈控制電路由 3 個(gè)部分組成：標(biāo)準(zhǔn)的秒信號(hào)發(fā)生器、定時(shí)譯碼顯示系統(tǒng)和交通燈信號(hào)狀態(tài)控制器。（1）秒脈沖電路設(shè)計(jì)：采用 5G555 定時(shí)器構(gòu)成占空比 q=2/3 的多諧振蕩器。根據(jù)占空比表達(dá)式可知：q=(R1+R2)/(R1+2R2)=2/3得到 R1=R2,又由震蕩周期表達(dá)式可知：T=(R1+2R2)Cln2=1若取 C=10uF,則代入上式可得：3R1Cln2=1所以R1=R2=48K選用兩只 47K 與一只 2K 電位器串聯(lián)就得到下圖（四）所示電路：圖（四）（2）定時(shí)譯碼顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)：定時(shí)譯碼顯示系統(tǒng)必須有一個(gè)能自動(dòng)按不同定時(shí)時(shí)間來定時(shí)的定時(shí)

27、器，以便完成三種不同的持續(xù)定時(shí)時(shí)間。所以，用兩片74LS168 構(gòu)成2 位十進(jìn)制可預(yù)置減法計(jì)數(shù)器；時(shí)間狀態(tài)由兩片74LS48和兩只LED 數(shù)碼管對減法計(jì)數(shù)器進(jìn)行譯碼顯示；預(yù)置到減法計(jì)數(shù)器的定時(shí)常數(shù)通過3片 8 路雙向三門態(tài)74LS245來完成。（3）交通燈信號(hào)狀態(tài)控制器設(shè)計(jì)：交通燈信號(hào)狀態(tài)控制器用來記憶十字路口交通燈的工作狀態(tài)，并且根據(jù)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)移情況來分別點(diǎn)亮和關(guān)閉路口的交通燈。將 3 部分正確連接后實(shí)現(xiàn)主干道與支干道紅、綠、黃等的轉(zhuǎn)換。4 元器件清單及主要元器件介紹74LS168；74LS112； 74LS00；74LS48； 74LS245； 74LS32；LED 數(shù)碼管； 5G555

28、； 47K 電阻； 2K電位器； 10uF 電容器； 0.01uF 電容器；發(fā)光二極管（紅、黃、綠）。74LS168 的功能表如下表 (一)：CPLDS1S2MABDCQA QB QC QD0XXXa b c da b c d1001XXXX加法計(jì)數(shù)1000XXXX減法計(jì)數(shù)X11XXXXXX保持X1X1XXXXX555 定時(shí)器介紹：555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作， 7555 可在 3

29、18V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TT L 、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動(dòng)控制等方面。555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖2.9.1 和圖所示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T 及功率輸出級。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3 。555 定時(shí)器內(nèi)部方框圖555 電路的工作原理555 電路的內(nèi)部電路含有兩個(gè)電壓比較器 ，一個(gè)基本 RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān) T，比較器的參考電壓由三只5K 的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器 A1同相比較端和低電平比較器A2 的反相輸入端的 參考電平為和。A1 和A2 的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)輸入并超過 時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位， 555 的輸出端電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自 2 腳輸入并低于3 腳輸出低電平，同時(shí)放時(shí)，觸發(fā)器置位， 555的 3 腳輸出高電平，同時(shí)放電，開關(guān)管截止。是復(fù)位端，當(dāng)其為0 時(shí)， 555 輸出