交通信号灯控制器

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1、目录第一部分设计任务1.1设计题目及要求1.2备选方案设计与比较1.2.1方案一1.2.2方案二1.2.3各方案分析比较第二部分设计方案2.1总体设计方案说明2.2模块结构与方框图第三部分单元电路设计与参数计算3.1功能模块一-----PI（倒计时计数模块）3.1.1模块电路及参数计算3.1.2工作原理和功能说明3.1.3器件说明3.2功能模块二-----YU（红黄绿灯状态转换）3.2.1模块电路及参数计算3.2.2工作原理和功能说明3.2.3器件说明3.3功能模块三------AN（秒脉冲产生电路）3.3.1模块电路及参数计算3.3.2工作原理和功能说明3.3.3器

2、件说明第四部分整体电路4.1整体电路图4.2元件清单第五部分电路仿真结果5.1电路仿真调试5.1.1调试步骤及测量数据5.1.2故障分析及处理5.2整体性能指标测量第六部分设计总结第七部分参考文献第一部分设计任务设计题目：交通灯信号控制器1.1设计要求（1）有东西方向和南北方向两条车道，东西方向为主干道，通行时间设为45秒，南北方向为匝道，通行时间设为20秒，两条交叉道路上的车辆交替运行，并且两条车道上的预置时间均可修改;（2）在路灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道;（3）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次；（4）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外

3、，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）。1.2备选方案设计与比较1.2.1方案一：采用计数器74163实现74163是一个具有同步清零、同步置数、可保持状态不变的4位二进制同步加法计数器，其功能如下表所示。输入输出    ENT  ENP CLKQn0xxx10xx1111110x11x0↑↑↑xx同步清除同步预置计数保持保持若选用集成计数器74163来实现，则其输出状态编码与车道状态的对应关系为S0=0000，S1=0001,S2=0010,S3=0011(输出的编码从左至右分别为QD、QC、QB、QA)。通过信号灯与车道状态的关系可进一步得到，计

4、数器输出状态编码与信号灯状态的对应关系如下表所示。表2状态编码与信号灯状态关系表QDQCQBQAGAYARAGBYBRB0000100001000101000100100011000011001010由表2可以得出信号灯状态的逻辑表达式：GA=YA=QARA=QBGB=QBYB=RB=车道状态由S0-S1-S2-S3的逐步变换实际上就是计数器74163一个加法计数器的过程。74163的输出由0000开始加法计数，加至0011后又返回0000重新计数。因此观察74163的功能表，只要在计数时给CLR高电平，计满0011后给CLR一个低电平，这样就可以实现上述变化。因此，

5、只需将74163的输出端QA、QB用一与非门连接后接在CLR端即可。同时，74163的引脚LOAD、ENP、ENT置高电平，CLK输入时钟脉冲（暂时由时钟信号源替代），引脚A、B、C、D、RCO悬空。按此方法连接后的电路如下图所示。图174163构成的信号转换器1.2.2方案二：采用JK触发器实现若选用JK触发器，设状态编码为S0=00,S1=01,S2=11,S3=10,其输出为Q1、Q0，则其与信号状态关系如表3所示。表3状态编码与信号灯关系表现态次态输出GAYARAGBYBRB000110000101110100011110001010由表3可以得出信号灯状态的

6、逻辑表达式：GA=YA=RA=GB=YB=RB=JK触发器的输出状态是与J输入端的状态是相同的，同时分析表3，触发器0的现态与触发器1的次态相同，触发器1的现态与触发器0的次态相反，因此可以将触发器0的输出端Q，(现态)分别接触发器1的J、K输入端（次态），触发器1的输出端Q，（现态）分别接触发器0的K、J端（次态），取触发器0为U1A、触发器1为U1B，连接后的电路图如图3所示。图3JK触发器构成的信号转换器对方案一和方案二进行比较，发现方案二无论是从原理还是从接法画线上，都是比较简单易懂的，工作效率高，而且不容易出错。故信号灯转换器选择方案二的接法，即用JK触发器

7、进行信号灯的转换。第二部分设计方案2.1总体设计方案说明依据功能要求，交通灯控制系统主要由秒表脉冲信号发生器、倒计时计数电路和信号灯转换器组成，原理框图如下图1.1.1所示。秒表脉冲发生器是该系统倒计时计数电路和黄灯闪烁控制电路的标准时钟信号源。倒计时计数器输出两组驱动信号T5和T0，分别为黄灯闪烁和变换为红灯的控制信号，这两个信号经信号灯转换器控制信号灯工作、倒计时计数电路是系统的主要部分，有它控制信号灯转换工作。东西方向秒脉冲发生器倒计时计时器信号灯转换器南北方向图1.1.1（1）图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁