交通信号灯控制逻辑电路设计报告

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1、交通信号灯控制逻辑电路设计报告一、实验目的：1．逻辑电路设计是计算机类专业学生重要基础实践课，也是工科专业的必修课。经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、使我们得到一次较全面的工程实践训练。2．进一步熟悉ModiconMicroPLC的应用及利用Lmodsoft编程器编制梯形图的方法。巩固定时器的使用知识，掌握I/O端子的接线方法。对采用可编程序控制器解决一个实际控制问题的全过程有初步了解。3．最后进行仿真设计，可以体现现代化的设计方法和理念，使电子课程设计在培养学生能力方面，得到比较大的提高。同时理论联系实际，提高和培养创新能力，为后续课程的学习，以后的毕业设计，毕业后的工作打下

2、基础。二、简述为了确保十字路口的车辆顺利畅通地行驶，往往都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.图如图4.1所示。            　三、设计任务和要求设计一个十字路口交通信号灯控制器，其要求如下：1.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，则满足图4.1的工作流程并且可以并行工作：NSG（EWR）→NSR（EWG），黄灯用于闪烁提示绿灯变为红灯。2．满足两个方向的工作时序：东西方向红灯亮的时间应等于南北方向黄

3、、绿灯亮的时间之和；南北方向红灯亮的时间应等于东西方向黄、绿灯亮的时间之和。时序工作流程见图4.2所示：　　　图4.3中，假设每个单位时间为2秒，则南北、东西方向的绿、黄、红灯亮的时间分别为12秒、2秒、12秒，一次循环为24秒。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。3.十字路口要有数字显示装置，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体要求为：当某方向绿灯亮时，置计数器为某一个数值，然后以每秒减1的计数方式工作，直至减到数为“0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，进入另一个方向的工作循环。例如：当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为12，并使数

4、显计数器开始减“1”计数，当减法计数到绿灯灭而黄灯亮（闪耀）时，数码管显示的数值应为2，当减法计数到“0”时，黄灯灭，而南北方向的红灯亮；同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数码管的显示为12。 4.可以手动调整脉冲时间，夜间为黄灯闪耀。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4.1，设计方案可以从以下几部分进行考虑。1.1Hz标准脉冲和分频器因十字路口每个方向绿、黄、红灯亮时间比例分别为5：1：6，所以，如果选4秒（也可以任意）为一单位时间，则计数器每计数4秒输出一个脉冲。这一电路用D触发器（或由其他触发器构成的D类型触发器）即可实现。2.交通灯控制

5、器由波形图可知，计数器每工作循环周期为12，所以可以选用12进制计数器。计数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74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。扭环形计数器的状态表如表1.1所示。根据状态表，我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式： 南北方向东西方向红黄绿由于黄灯要求闪耀几次，所以用1Hz的标准脉冲和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。表4.1状态表T计数器输出南北方向东西方向Q0Q1Q2Q3Q4Q5NSGNSYNSREWGEWYEWR00000001000011100000100001211000010000131110

6、00100001411110010000151111100↑0001611111001011070111110011008001111001100900011100110010000011001100110000010010↑03.显示控制部分显示控制部分实际上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，使计数器减1，直到计数器为“0”停止。译码显示可用74LS47驱动BCD码七段译码器，计数器采用可预制加、减计数器，如74LS168、74LS190、74LS193等。4.脉冲选择控制，夜间控制这部分可用一个可调脉冲进行。调节脉冲频率的高

7、低，可以使计数器的周期增大或减小，用来控制某个方向上车流量的大小变化；夜间时，将夜间开关接通，黄灯将一直闪耀，提醒过往行人注意。五、参考电路 根据设计任务和要求，交通信号灯控制器参考电路图如下：其他控制信号振荡器定时器控制机状态机译码器驱动器灯1、首先利用555振荡器产生一个频率为1Hz的周期信号，作为时钟CP。2、利用74LS163定时器产生实验中需要的21s、4s、13s的信号。3、利用74LS153双4—1数据选择器产生系统需