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1、新型交通信号灯控制管理电路设计一、设计目的及要求为了确保十字路口的车辆顺利地通过,往往采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。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。交通灯控制器的系统框图如下图所示。设计一个十字路口交通信号灯控制器,其要求如下:1、它们的工作方式满足如图顺序工作流程。图中设南北向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG,东西向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。2、两个方向的工作时序:东西向亮红灯时间应等于南北向亮黄、绿灯时间之和，南北向亮红灯时间应等于东西向亮黄
2、、绿灯时间之和。时序工作流程图见图所示。一、方案论证及选择：方案一：当交通灯自动运行时，通行方向进行24S倒计时，其中绿灯时间为20S，在此期间禁行方向一直为红灯，计数器在交通灯变方向时重复计数。当调到手动状态时可提供脉冲让交通灯循环变快或变慢。电路还有夜间功能，夜间时打到此档，则电路停止循环工作，只有黄灯闪烁。当南北向绿灯亮，而东西向红灯亮时，使南北向的74LS168以减法计数器方式工作，从数字“24”开始下减，当减倒“00”时，南北向绿灯灭，红灯亮，而东西向红灯灭，绿灯亮。二、系统框图如下图所示：为交通灯的系统图.12图3-3（9
3、-42）中，假设每个单位时间为5s，则南北、东西向绿、黄、红灯亮时间分别25，530s，一次循环为60s。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。123、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,置显示器为某值,然后以每秒减1计数方式工作,直至减到数为“0”,十字路口红、绿灯交换,一次工作循环结束,再进入下一步某方向的工作循环。例如：当南北向从红灯转换成绿灯时,置南北向数字显示为“30”,并使数显计数器开始减“1”计数,当减到绿灯灭而黄灯亮(闪耀)时,数显的值应为5,当减
4、到“0”时,此时黄灯灭,而南北向的红灯亮；同时,使得东西向的绿灯亮,并置东西向的数显为“30”。4、可以手动调整和自动控制,夜间为黄灯闪耀。5、在完成上述任务后,可以对电路进行以下几方面的电路改进或扩展。（1）设某一方向(如南北)为十字路口主干道,另一方向(如东西)为次干道；主干道由于车辆、行人多,而次干道的车辆、行人少,所以主干道绿灯亮的时间,可选定为次干道绿灯亮的时间1.5倍或2倍。（2）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；当遇到黄灯亮时,移位发光二
5、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LED发光二极管就开始移位(表示这一方向的车辆行驶)。四、设计原理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9-40,设计方案从以下几部分进行考虑。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:l:6,所以,若选5s为一单位时间,则计数器每计5s输出一个脉冲。2、交通灯控制器由波形图可知,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。
6、这里我们选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形1212进制计数器。扭环形计数器的状态表请自行设计。根据状态表,我们不难列出东西向和南北向绿、黄、红灯的逻辑表达式如下:东西向南北向绿：EWG=Q4×Q5绿：NSG=×黄：EWY=×Q5（EWY‘=EWY×CP1）黄：NSY=×Q5(NSY'=NSY×CP1)红：EWR=红：NSR=Q5由于黄灯要求闪耀几次,所以用时标ls和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。3、显示控制部分显示控制部分是一个定时控制电路。当绿灯亮时,使减法计数器开始工作(用对方的红灯信号控制),每来一个秒脉冲,
7、使计数器减1,直到计数器为“0”而停止。译码显示可用74LS248BCD码七段译码器,显示器用LC5011-11共阴极LED显示器,计数器采用可预置加、减法计数器,如74LS168、74LS192等。如下图示，为部分主要元件管脚图。74ls47管脚图1274ls47时共阳极译码驱动电路，引脚如下图示：在DCBA端输入BCD二进制码，输出为a,b,c,d,e,f,g七段码。LT’为灯测试，BI’为灭零端，RBI’用于多位数头尾灭零，这三个功能都是低电平有效。4、手动/自动控制、夜间控制用选择开关进行，置开关在手动位置,输入单次脉冲可使交
8、通灯处在某一位置,开关在自动位置时，则交通信号灯按自动循环工作方式运行。夜间时，将夜间开关接通,黄灯闪亮。5、汽车模拟运行控制用移位寄存器组成汽车模拟控制系统,即当某一方向绿灯亮时,则绿灯亮“G"信号，使该路方向的移位通
