交通燈單片機實訓報告

PAGE交通燈控制電路設計由一條主干道和一條支干道的匯合點形成十字交叉路口，為確保車輛安全、迅速地通行，在交叉路口的每個入口處設置了紅、綠、黃三色信號燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時間?？吭诮芯€外。實現(xiàn)紅、綠燈的自動指揮對城市交通管理現(xiàn)代化有著重要的意義。一、設計目的1.掌握交通燈控制電路的設計、組裝與調試方法。2.熟悉數(shù)字集成電路的設計和使用方法。二、設計任務與要求1.用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號燈。2.當主干道允許通行亮綠燈時，支干道亮紅燈，而支干道允許亮綠燈時，主干道亮紅燈。3.主支干道交替允許通行，主干道每次放行30s、支干道20s。設計30s和20s計時顯示電路。4.在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉換過程中間，要亮5s的黃燈作為過渡，以使行駛中的車輛有時間停到禁止線以外，設置5s計時顯示電路。三、交通燈控制電路基本原理及電路設計實現(xiàn)上述任務的控制器整體結構如圖4-2-4計時器計時器時鐘信號主控制器譯碼驅動電路主干道信號燈支干道信號燈傳感器圖4-2-4交通燈控制器結構圖1．主控制器主控電路是本課題的核心，它的輸入信號來自車輛的檢測信號和30s、20s、5s三個定時信號，它的輸出一方面經譯碼后分別控制主干道和支干道的三個信號燈，另一方面控制定時電路啟動。主控電路屬于時序邏輯電路，可采用狀態(tài)機的方法進行設計。主控電路的輸入信號有：主干道有車A＝1，無車A＝0；支干道有車B＝1，無車B＝0；主干道有車過30s為L＝1，未過30s為L=0；支干道有車過20s為S＝1，未過20s為S＝0；黃燈亮過5s為P＝1，未過5s為P＝0。主干道和支干道各自的三種燈（紅、黃、綠），正常工作時，只有4種可能，即4種狀態(tài)：主綠燈和支紅等亮，主干道通行，啟動30s定時器，狀態(tài)為S0；主黃燈和支紅燈亮，主干道停車，啟動5s定時器，狀態(tài)為S1；主紅燈和支綠燈亮，支干道通行，啟動20s定時器，狀態(tài)為S2；主紅燈和支黃燈亮，支干道停車，啟動5s定時器，狀態(tài)為S3。四種狀態(tài)的轉換關系如圖4-2-5：圖4-2-5交通燈控制狀態(tài)轉換圖可用2個JK觸發(fā)器表達上述四種狀態(tài)的分配和轉換。2．計時器電路這些計時器除需要秒脈沖作時鐘信號外，還應受主控器的狀態(tài)和傳感器信號的控制。例如30s計時器應在主、支干道都有車，主控器進入S0狀態(tài)（主干道通行）時開始計時，等到30s后往主控器送出信號（L＝1）并產生復零脈沖使該計數(shù)器復零。同樣20s計時器必須在主、支干道都有車，主控器進入S2狀態(tài)時開始計數(shù)，而5s計時器則要在進入S1或S3狀態(tài)時開始計數(shù)，待到規(guī)定時間分別輸出S＝1、P＝1信號，并使計數(shù)器復零。設計中30s計數(shù)器可以采用兩個十進制計數(shù)器T210級連成三十進制計數(shù)器，為使復零信號有足夠的寬度，可采用基本RS觸發(fā)器組成反饋復零電路。按同樣的方法可以設計出20s和5s計時電路，與30s計時電路相比，后兩者只是控制信號和反饋信號的引出端不同而已。3．譯碼驅動電路（1）信號燈譯碼電路主控器的四種狀態(tài)分別要控制主、支干道紅黃綠燈的亮與滅。令燈亮為“1”，燈滅為“0”，主干道紅黃綠等分別為R、Y、G，支干道紅黃綠等分別為r、y、g，則信號燈譯碼電路真值表為：表4－2－1信號燈譯碼電路真值表輸入輸出Q2Q1RYGryg00001100010101001010001011100001由真值表可進一步得到各燈的邏輯表達式，進而確定其電路形式。（2）計時顯示譯碼電路計時顯示實際是一個定時控制電路，當30s、20s、5s任一計數(shù)器計數(shù)時，在主支干道各自可通過數(shù)碼管顯示出當前的計數(shù)值。計數(shù)器輸出的七段數(shù)碼顯示用BCD碼七段譯碼器驅動即可，具體設計可參考課題一電子數(shù)字鐘的譯碼、顯示部分。4．時鐘信號發(fā)生器電路產生穩(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。此電路與課題一數(shù)字鐘的秒脈沖信號產生電路相同，可參閱其中晶體振蕩電路、分頻電路的設計。如果計時精確度要求不高，也可采用RC環(huán)形多諧振蕩器。5．傳感器設計中用開關代替?zhèn)鞲衅?，主干道有車A＝1，無車A＝0；支干道有車B＝1，無車B＝0；四、調試要點1.畫出整機電路圖，并列出所需器件清單。2.采購器件，并按電路圖接線，認真檢查電路是否正確，注意器件管腳的連接，“懸空端”、“清零端”、“置1端”要正確處理。3.秒脈沖信號發(fā)生器與計時電路的調試與上一設計相同。4.主控器電路的調試，可用邏輯開關S1、S2、S3、S4、S5分別代替A、B、L、S、P信號，秒脈沖作時鐘信號，在S1～S5不同狀態(tài)時，主控器狀態(tài)應按狀態(tài)轉換圖轉換。5.如果以上邏輯關系正確，即可與計時器輸出L、S、P相接，進行動態(tài)調試。此時，A，B信號仍用邏輯開關S1、S2代替。6.信號燈譯碼調試亦是如此，先用兩個邏輯開關代替Q2、Q1，當Q2、Q1分別為