交通灯控制电路课程设计讲义(dal)

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1、交通灯控制电路设计一、设计目的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图1所示。二、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、它们的工作方式满足如图2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。图1交通灯控制器系统框图图2交通灯信号灯工作流程32、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

2、间之和，南北向亮红灯时间应等于东西向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图见图3所示。图3时序图图3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、5、30s，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。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

3、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，

4、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)。三、器材选择1、直流稳压电源2、集成电路芯片3、显示：发光二极管4、电阻35、开关四、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，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

5、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。这里我们可选用中规模74LS164八位移位寄存器组成循环形12进制计数器。循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

6、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，使计数器减1，直到计数器为“0”而停止。译码显示可用BCD码七段译码器，显示器用共阴极LED显示器，计数器采用可预置加、减法计数器，如74LS168、74LS193等。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。五、设计应完成的技术文件（1）根据总体要求进行总体方案设计；（2）具体单元电路设计；

7、（3）计算元件参数，并选择相应的元器件型号，列出元器件清单；（4）画出完整的原理电路图。六、设计报告1、分析交通灯控制电路各部分功能及工作原理。2、总结数字系统的设计、调试方法。3、分析设计中出现的故障及解决办法。3