交通灯电路设计-201609

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1、课程设计1：交通灯逻辑控制电路设计一、简述：为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过，往往都采用自动控制信号灯来进行指挥。其中红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。交通灯控制电路的系统框图如图3.1.1所示：系统控制电路手动、单步分频时标≥1东西方向EW南北方向NSGYRGYR图3.1.1交通灯控制器系统框图二、设计任务和要求设计一个十字路口交通信号灯控制器。基本要求如下：1．满足图3.1.2顺序工作流程。图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。它们的工作方式有些必须是并行

2、进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄红灯亮。2．应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图3.1.3所示。图3.1.3中，假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和。南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮(5t)南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮(1t)南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮(5t)南北方向红灯

3、亮，东西方向黄灯亮(1t)123456789101112123456NSGNSYNSREWREWGEWYt5t6tt图3.1.2交通灯顺序工作流程图图3.1.3交通灯时序工作流程图3．十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某数，然后以每秒减1计数方式方式工作，直至减到绿灯灭为止；当黄灯亮时，置显示器为某数，然后以每秒减1计数方式方式工作，直至减到黄灯灭为止；当红灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式方式工作，直至减到红灯灭为止。例如：假设每个单位时间为3秒，当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为14，并使数

4、显计数器开始减“1”计数。当减到绿灯灭而黄灯亮时，数显的值应从00跳回到02，黄灯计数，当数显值从2跳到0时，此时黄灯灭。而南北方向的红灯亮；数显的值应从00跳回到17，红灯计数减“1”计数，当减到红灯灭时数显为00。同时，东西方向的绿灯亮，并置东西方向开始计数。4．扩展功能（三选一，完成（1）扩展得一半分数，完成（2）或（3）得满分）（1）用LED发光二极管模拟汽车行驶电路。当某一方向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到黄灯时，移位发光二极管就停止，而过了十字路口的移位发光二极管继续向前移动；红灯亮时，则另一方向转为绿灯亮，那么，这一方向的L

5、ED发光二极管就开始移位（表示这一方向的车辆行驶）。（2）手动设置单位时间。固定R、G、Y的时间间隔为6:5:1，通过开关K1可实现单位时间的切换（t=2或3秒）。（3）手动设置绿灯亮时长。固定单位时间t=2秒，可设置绿灯亮的时长与单位时间的比例n:1，则R、G、Y每次灯亮的时长分别为2秒、2n秒、2（n+1）秒。通过开关K0实现绿灯亮的时长，n可设置为5或6。三、可以使用的器件74HC164（8位移位寄存器）174HC190(十进制加减法计数器)274HC74(双D触发器)174HC04（六反相器）174HC00（2输入端四与非门）174HC08（2输入四与门）174HC32（2输入

6、四或门）1CC4511（显示译码器）2LED（共阴极）红黄绿各2555定时器若干电阻、电容扩展功能可根据所选题目另加门电路或移位芯片四、设计方案提示根据设计任务和要求，参考交通灯控制器的逻辑电路主要框图3.1.1，设计方案可以从以下几部分进行考虑。（1、2、3点为基本模块，必做；4、5、6为扩展模块，选作，三选一）1．秒脉冲和分频器因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为5：1：6，所以，若选4秒(也可以3秒)为—单位时间，则计数器每计4秒输出—个脉冲，秒脉冲用555定时器构成的多谐振荡器实现，并通过触发器分频实现4秒（或其它规定时间）的单位时间。2．交通灯控制器由波形图可知，

7、计数器每次工作循环周期为12，所以可以选用12进制计数器。计数器可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。这里我们选用中规模74HCl64八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。3．显示控制部分显示控制部分，实际是—个定时控制电路。当绿灯亮时，使加法计数器开始工作(用对方的红灯信号控制)，每来—个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器绿灯灭而停止。译码显示可用七段泽码器，显示器用LED显示器，计数器采用74HC190。4．汽车模拟运行控制用移位寄