数字电子技术课程设计—交通灯控制电路

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1、电子技术课程设计报告——交通灯控制电路魔都大学机自学院自动化系自动化专业姓名:学号:指导老师:2018年6月29日一、主要用途：交通信号灯使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力、减少交通事故有明显效果。在十字交叉路口，为保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。二、

2、设计任务及要求：设计一个主干道和支干道十字路口的交通灯控制电路，其要求如下：1.一般情况下，保持主干道畅通，主干道路灯亮、支干道红灯亮，并且主干灯亮的时间不少于60S；2.当主干道绿灯亮超过60S，且支干道有车时，主干道红灯亮，支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过30S；3.每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮5S。三、设计思路步骤及仿真调试设计分析分析可知，所需的交通灯有以下四个状态：a.主干道绿灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许车辆通行，支干道禁止车辆通行。当主干道绿灯亮够60秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。b.主干道黄灯亮

3、，支干道红灯亮，此时主干道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，支干道禁止车辆通行。当主干道黄灯亮够5秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。c.主干道红灯亮，支干道绿灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许车辆通行，当支干道绿灯亮够30秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。d.主干道红灯亮，支干道黄灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许超过停车线的车辆通行，而未超过停车线的车辆禁止通行。当支干道红灯亮够5秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。以上a,b,c,d四种状态依次交替循环，达到指挥交通的功能

4、。分析得出，交通灯系统共由脉冲信号模块，交通灯模块，控制模块，倒计时模块四部分组成，如下图1所示。主干道A1A2A3控制模块倒计时模块脉冲信号模块发生器T0支干道B1B2B3图1交通灯控制系统原理框图整个系统的核心是利用能够进行60进制、30进制以及5进制并切换的减法计数器，在译码器及与非门的配合下实现交通灯信号灯的切换。1.脉冲信号模块信号的产生采用555定时器构成的多谐振荡器。取R1=10kΩ，C2=10uF，通过f=1tpL+tph≈1.43R1+2R2C2=1设计计算得R2≈66kΩ，此处采用100kΩ滑动变阻器。设计如下图2所示的多谐振荡器，产生1

5、Hz的方波周期信号。图2多谐振荡器2.交通灯模块设主干道红灯、黄灯、绿灯分别为A1、A2、A3；支干道红灯，黄灯、绿灯分别为B1、B2、B3，如下图3所示。图3交通灯模块3.控制模块使用74LS163N十进制计数器构成三进制的加法计数器，同时用与非门控制三个颜色交通灯的亮与灭。74LS163N的CP信号由倒计时模块高位74LS192N的BO控制。即每当倒计时的高位产生借位信号时通过BO传给74LS163N一个信号使之变灯。令前述的a,b,c,d四种交通灯状态依次为00,01,10,11，以74163N的QA,QB输出。主干道红灯、黄灯、绿灯分别为A1、A2、

6、A3；支干道红灯，黄灯、绿灯分别为B1、B2、B3。可得真值表如下。QBQAA1A2A3B1B2B300001100010101001010000111100010由真值表化简可得各信号灯的逻辑表达式：A1=QB,A2=QBQA,A3=QBQA,B1=QB,B2=QBQA,B3=QBQA故采用与非门控制连接交通灯和74LS163N如下图4：图474163N和与非门构成的交通灯控制模块4.倒计时模块倒计时模块由减法计数器和7段数码管显示器组成。十字路口的交通灯要有数字显示，且是倒计时，以便人们能够更好的把握好时间。具体的工作方式为：当主干道的绿灯亮时，将显示器

7、置为60s，然后每秒减1，计数方式工作，直至减到数为00，此时变灯并置05s，再执行每秒减1，减到00后变灯并置30s，递减。一次工作循环结束，而进入下一工作循环。倒计时模块选用两片74LS192级联，通过将低位的借位端BO与高位的减数计数控制端DOWN连接，构成减法计数器。CP由多谐振荡器的输出端接到低位74LS192的减数计数控制端DOWN控制。预置端LOAD接高电平时计数，接低电平时预置数。因此，工作开始时，LOAD为0，计数器预置数，置数后，LOAD变为1，计数器开始倒计时，当倒计时减到数00时，LOAD又变为0，计数器又预置数，之后又倒计时，如此循

8、环下去。这可以借助两片74190的借位端BO来实现，