電工課程設(shè)計(jì)（交通信號(hào)燈原理設(shè)計(jì)）

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電子與電工技術(shù)課程設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告

題目：交通信號(hào)燈控制電路設(shè)計(jì)專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)老師：時(shí)間：

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一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求

為了確保十字路口的車輛順利通過，往往采用自動(dòng)控制的交通燈信號(hào)燈來進(jìn)行指揮。

（1）其中紅燈（R）亮表示該條道路阻止通行；

（2）黃燈（Y）亮表示停車，綠燈（G）亮表示允許通行；（3）黃燈亮?xí)r要求每秒鐘閃亮一次；

（4）東西、南北方向除了有紅（R）、黃（Y）、綠（G）燈指示外，每一種燈亮的時(shí)間都用顯示器進(jìn)行顯示（采用倒計(jì)時(shí)的方法）；

二、課程設(shè)計(jì)試驗(yàn)預(yù)習(xí)要求（1）復(fù)習(xí)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

（2）復(fù)習(xí)多路數(shù)據(jù)選擇器、二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器的工作原理。（3）根據(jù)交通燈控制系統(tǒng)框圖，畫出完整電路圖。

三、設(shè)計(jì)原理與電路

1.分析系統(tǒng)規(guī)律功能，畫出系統(tǒng)框圖

控制系統(tǒng)原理圖

交通燈原理控制如上圖所示，它主要由秒脈沖發(fā)生器、定時(shí)器、譯碼器、控制器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是本試驗(yàn)中控制器和定時(shí)器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)后驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它接受來自定時(shí)器的信息后控制譯碼器工作。2.單元電路的設(shè)計(jì)1）控制器

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控制器是交通管理的核心，它應(yīng)當(dāng)能夠依照交通管理規(guī)則控制信號(hào)燈工作。（1）交通燈的四種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變是由控制器進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換的，它們的工作方式滿足如右圖順序工作流程，設(shè)東西向的紅、黃、綠燈分別為EW(R)、EW(Y)、EW(G)，南北向的紅、黃、綠燈分別為NS(R)、NS(Y)、NS(G）。狀態(tài)1：東西方向車道的綠燈亮，

車道通行；南北方向車道的紅燈亮，車道阻止通行。

狀態(tài)2：東西方向車道的黃燈亮，車道緩行；南北方向車道的紅燈亮，車道阻止通行；

狀態(tài)3：東西方向車道的紅燈亮，車道阻止通行；南北方向車道的綠燈亮，車道通行；

狀態(tài)4：東西方向車道的紅燈亮，車道阻止通行；南北方向車道的黃燈亮，車道緩行；

四個(gè)狀態(tài)用時(shí)所占比例分別為5:1:5:1,所以，計(jì)數(shù)器每次工作的循環(huán)周期為12，所以可以選擇12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器可以用單觸發(fā)器組成，也可以用中規(guī)模74LS164八位移位寄放器組成鈕環(huán)形12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，鈕環(huán)形計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)如下表所示：

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根據(jù)狀態(tài)表，列出東西方向和南北方向綠、黃、紅的規(guī)律表達(dá)式：東西方向

綠:EWG?Q4*Q5

黃:EWY?Q4*Q5(EWY??EWY*CP1)紅:EWR?Q5南北方向綠:NSG?Q4*Q5

黃:NSY?Q4*Q5(NSY??NSY*CP1)紅:NSR?Q5

由于黃燈要求閃爍幾次，所以用時(shí)標(biāo)1秒和EWY或NSY黃燈信號(hào)相“與〞即可。

交通燈時(shí)序工作流程圖

（2）顯示控制部分

顯示控制部分是一個(gè)定時(shí)控制電路。當(dāng)綠燈亮?xí)r，使減法計(jì)數(shù)器開始工作（用對(duì)方的紅燈信號(hào)控制），每來一個(gè)秒脈沖，使計(jì)數(shù)器減1，直到計(jì)數(shù)器為“0〞而中止。譯碼顯示可用74LS248BCD碼七段譯碼器，顯示器用LED顯示器，計(jì)數(shù)器

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采用可預(yù)置加、減法計(jì)數(shù)器，如74LS168，74LS193等。倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器

十字路口要有數(shù)字顯示，作為時(shí)間提醒，以便人們更直觀的把握時(shí)間。兩個(gè)方向的工作時(shí)序：東西向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于南北向亮黃燈和綠燈時(shí)間之和，南北向亮紅燈應(yīng)等于東西向亮黃燈和綠燈時(shí)間之和。假設(shè)每個(gè)單位時(shí)間為5s，則南北、東西向綠、黃、紅燈亮?xí)r間分別為25，5，30s，一次循環(huán)為60s。其中，紅燈亮的時(shí)間為綠燈、黃燈亮的時(shí)間之和，黃燈是間歇閃爍。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，直到減到數(shù)為“0〞。十字路口綠、紅、綠燈交換，一次工作循環(huán)終止，再進(jìn)入下一步某方向的工作循環(huán)。在倒計(jì)時(shí)過程中，計(jì)數(shù)器還向譯碼器提供模5的定時(shí)信號(hào)T5和模0的定時(shí)信號(hào)T0。計(jì)數(shù)器選用集成電路74LS168進(jìn)行設(shè)計(jì)。74LS168是十進(jìn)制4位同步可逆計(jì)數(shù)器。

74LS168引腳圖以及功能圖

現(xiàn)選用兩個(gè)74LS168芯片級(jí)聯(lián)成一個(gè)從可任意設(shè)定時(shí)間00~99倒計(jì)時(shí)的計(jì)數(shù)器，將計(jì)數(shù)器的P、