交通控制信號(hào)燈設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　交</b></p><p><b>　　通</b></p><p><b>　　信</b></p><p><b>　　號(hào)</b></p><p><b>　　控</b></p><p

2、><b>　　制</b></p><p><b>　　燈</b></p><p><b>　　班級(jí)：通信A151</b></p><p><b>　　姓名：張?bào)?lt;/b></p><p>　　學(xué)號(hào)：2015148022</p><p

3、><b>　　交通信號(hào)控制燈</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　1、技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路,每條道路上各配有一組紅、黃、綠交通信號(hào)燈，其中紅燈亮，表示該道路禁止通行；黃燈亮表示該道路上未過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛禁止通行，已過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛繼續(xù)通行；綠燈表示該道路允許通行。該電路自動(dòng)控

4、制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)十字路口自動(dòng)化。</p><p>　　2.、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p><b>　　一.基本功能 </b></p><p>　　1．設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求甲車(chē)道和乙車(chē)道兩條交叉道路上的車(chē)輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間都設(shè)為25秒；</p><p>　　2．要求黃

5、燈先亮5秒，才能變換運(yùn)行車(chē)道；</p><p>　　3．黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次 。</p><p><b>　　二．基本擴(kuò)展功能</b></p><p><b>　　1.信號(hào)燈的倒計(jì)時(shí)</b></p><p><b>　　2.進(jìn)行數(shù)字顯示</b></p>&

6、lt;p><b>　　三．特色擴(kuò)展功能</b></p><p>　　1.定時(shí)控制信號(hào)周期。</p><p>　　實(shí)際應(yīng)用：我們燈控路口的每天都存在著低峰時(shí)段（如夜間），不需要設(shè)置信號(hào)燈的周期，以便節(jié)省能源。</p><p>　　我們?cè)O(shè)計(jì)在一個(gè)周期的某一時(shí)間段內(nèi)，將交通信號(hào)燈自動(dòng)關(guān)閉。（第8個(gè)周期運(yùn)行，第1-7個(gè)周期停止運(yùn)行）</p&

7、gt;<p>　　實(shí)現(xiàn)手動(dòng)對(duì)關(guān)閉周期的時(shí)間控制。（周期在20和40之間通過(guò)開(kāi)關(guān)控制）</p><p>　　2.定時(shí)控制信號(hào)周期，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)時(shí)段內(nèi)的不對(duì)稱周期。</p><p>　　實(shí)際應(yīng)用：我們燈控路口的每天都存在著某時(shí)段（如兩個(gè)車(chē)道中的一個(gè)車(chē)道需要長(zhǎng)周期），便于交通。</p><p>　　我們?cè)O(shè)計(jì)在一個(gè)周期的某一時(shí)間段內(nèi)，將交通信號(hào)燈變?yōu)椴粚?duì)稱的信號(hào)

8、（A車(chē)道為70秒，B車(chē)道為30秒）。暫時(shí)設(shè)置為（第8個(gè)的半個(gè)周期（30秒）（自動(dòng)設(shè)置為半個(gè)周期）運(yùn)行，加第7個(gè)的上半周期（70秒），形成一個(gè)不對(duì)稱周期。第7個(gè)下半周期和1-6個(gè)周期正常運(yùn)行）</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　交通燈的組成……………………………………………........3</p><p>　　二、單

9、元電路的設(shè)計(jì)……………………………………………....8</p><p>　　1、秒脈沖發(fā)生器……………………………………………..8</p><p>　　2、定時(shí)器………………………………………………….…..8</p><p>　　3.控制器.…………………………………………………….....10</p><p>　　三、心得體會(huì)....

10、................................................................................14</p><p><b>　　一．交通燈的組成</b></p><p>　　交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖12、1所示。它主要由控制器、定時(shí)器、譯碼器和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該 系統(tǒng)中定時(shí)

11、器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)器和譯碼器的工作。圖中： TL: 表示甲車(chē)道或乙車(chē)道綠燈亮的時(shí)間間隔為25秒，即車(chē)輛正常通行的時(shí)間間隔。定時(shí)時(shí)間到，TL=1，否則，TL=0。 TY：表示黃燈亮的時(shí)間間隔為5秒。定時(shí)時(shí)間到，TY=1，否則，TY=0。 ST：表示定時(shí)器到了規(guī)定的時(shí)間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)

12、。 由它控制定時(shí)器開(kāi)始下個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)。</p><p>　　圖12、1 交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖</p><p>　　兩方向車(chē)道的交通燈的運(yùn)行狀態(tài)共有4種，如圖1-2所示</p><p>　　一般十字路口的交通燈控制系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：</p><p>　?。?）圖甲車(chē)道綠燈亮，乙車(chē)道紅燈亮。表示甲車(chē)道上的車(chē)輛允許通行，乙車(chē)道禁止通行。綠

13、燈亮足規(guī)定的時(shí)間隔TL時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。   （2）甲車(chē)道黃燈亮，乙車(chē)道紅燈亮。表示甲車(chē)道上未過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛停止通行，已過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛繼續(xù)通行，乙車(chē)道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。   （3）甲車(chē)道紅燈亮，乙車(chē)道黃燈亮。表示甲車(chē)道禁止通行，乙車(chē)道上的車(chē)輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TL時(shí)，控

14、制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。   （4）甲車(chē)道紅燈亮，乙車(chē)道黃燈亮。表示甲車(chē)道禁止通行，乙車(chē)</p><p>　　道上位過(guò)縣停車(chē)線的車(chē)輛停止通行，已過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛停止通行，已過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。     交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

15、是由控制器器進(jìn)行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如下表所示。</p><p>　　12-3 控制器工作狀態(tài)及其功能 </p><p>　　控制器應(yīng)送出甲、乙車(chē)道紅、黃、綠燈的控制信號(hào)。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，把燈的代號(hào)和燈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)合二為一，并作如下規(guī)定：      

16、; AG=1：甲車(chē)道綠燈亮；      BG=1：乙車(chē)道綠燈亮；      AY=1：甲車(chē)道黃燈亮；      BY=1：乙車(chē)道黃燈亮；     A R=1：甲車(chē)道紅燈亮； 

17、60;  BR=1：乙車(chē)道紅燈亮；（A代表甲車(chē)道，B代表乙車(chē)道，G為綠燈，Y為黃燈，R為紅燈）</p><p>　　由此得到交通燈的ASM圖，如 圖12-2所示。設(shè)控制器的初始狀態(tài)為S0（用狀態(tài)框表示S0），當(dāng)S0的持續(xù)時(shí)間小于25秒時(shí)，TL=0</p><p>　?。ㄓ门袛嗫虮硎綯L），控制器保持S0不變。只有當(dāng)S0的持續(xù)時(shí)間等于25秒時(shí)，TL=1，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST

18、（用條件輸出框表示ST），并轉(zhuǎn)換到下一個(gè)工作狀態(tài)。依此類(lèi)推可以弄懂ASM圖所</p><p><b>　　表達(dá)的含義。</b></p><p>　　12-2．畫(huà)出交通燈控制器的ASM</p><p>　?。ˋlgorithmic State Machine，算法狀態(tài)機(jī)）</p><p><b>　　二．單元電路

19、的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?）秒脈沖發(fā)生器</b></p><p>　　脈沖信號(hào)發(fā)生器直接由集成元件。</p><p><b>　　（2）定時(shí)器</b></p><p>　　定時(shí)器由與系統(tǒng)秒脈沖（由上面時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器提供）同步的計(jì)數(shù)器構(gòu)成，要求計(jì)數(shù)器在狀態(tài)信號(hào)ST作用

20、下，首先清零，然后在時(shí)鐘脈沖上升沿作用下，計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始進(jìn)行增1計(jì)數(shù)，向控制器提供模5的定時(shí)信號(hào)TY和模25的定時(shí)信號(hào)TL。</p><p>　　計(jì)數(shù)器選用集成電路兩個(gè)74LS190D進(jìn)行設(shè)計(jì)。74LS190是10位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，它具有清零、置數(shù)的功能。74LS190D的外引線排列圖和時(shí)序波形圖如圖12、4所示，其功能表如表12、2所示。190 的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端（ LD ）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP

21、 的狀態(tài)如何，輸出端（Q0～Q3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（D0～D3）相一致的狀態(tài)。190 的計(jì)數(shù)是同步的，靠CP 加在4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)計(jì)數(shù)控制端（CT ）為低電平時(shí)，在CP 上升沿作用下Q0～Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制（U /D）為低電平時(shí)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制U /D）為高電平時(shí)進(jìn)行減計(jì)數(shù)。只有在CP 為高電平時(shí)CT 和U /D 才可以跳變。</p><p>

22、;　　190 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位/錯(cuò)位輸出端（CO/BO）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CP 脈沖周期的高電平脈沖；行波時(shí)鐘輸出端（ RC ）輸出一個(gè)寬度等于CP 低電平部分的低電平脈沖。CTp、CTT是計(jì) 圖12、2 交通燈的ASM圖數(shù)控制端，CO是進(jìn)位輸出端，D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，Q0～Q 3是數(shù)據(jù)輸出端。由兩片74LS163級(jí)聯(lián)組成的定時(shí)器電路如圖12、4所示。</p><p>　　74

23、LS190D的外引線排列圖</p><p>　　74LS190時(shí)序波形圖</p><p>　　表12、2 74LS190D功能表</p><p>　　圖為計(jì)時(shí)器的構(gòu)成（兩個(gè)74ls190D）</p><p>　　通過(guò)對(duì)個(gè)位和十位的或門(mén)的0，輸入給load,實(shí)現(xiàn)初始狀態(tài)的置數(shù)，之后將u/d接高電平，從而實(shí)現(xiàn)倒數(shù)計(jì)時(shí)。之后由30倒數(shù)至0時(shí)，或門(mén)得

24、0，又實(shí)現(xiàn)置數(shù)功能。如此循環(huán)下去，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。</p><p><b>　?。?）控制器</b></p><p>　　控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號(hào)燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。從ASM圖可以列出控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表12、3所示。選用兩個(gè)JK觸發(fā)器jk-ff接入或門(mén)電路做為時(shí)序寄存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，J、K端由高電平控制。使用其計(jì)數(shù)功能。 <

25、/p><p>　　JK-FF外接引線表</p><p>　　表12、3 控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表</p><p>　　根據(jù)表12、3、可以推出狀態(tài)方程和轉(zhuǎn)換信號(hào)方程，其方法是：將Q、Q1和AG…為1的項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的輸人或狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件變量相與，其中"1"用原變量表示，"0"用反變量表示，然后將各與項(xiàng)相或，即可得到下面的方程： &

26、#160;  根據(jù)以上方程，對(duì)其化簡(jiǎn)得AR=Q、,實(shí)現(xiàn)每個(gè)D觸發(fā)器的輸入函數(shù)，將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值（Q1、Q0）加到D觸發(fā)器輸入端作為控制信號(hào)．即可實(shí)現(xiàn)控制器的功能?？刂破鞯倪壿媹D如圖12、5所示。</p><p>　　黃燈閃爍可由時(shí)鐘脈沖來(lái)解決，當(dāng)信號(hào)為1的時(shí)候，采用或門(mén)電路，從而使信號(hào)燈失去作用，實(shí)現(xiàn)鎖定。當(dāng)信號(hào)為0的時(shí)候?qū)?huì)解除鎖定。同時(shí)信號(hào)的1、0變換，使黃燈實(shí)現(xiàn)閃爍。</p>

27、<p><b>　　三．體會(huì)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們小組的思考和解決問(wèn)題的能力。電路原理和連接，和芯片上的選擇。鞏固數(shù)字邏輯電路的理論知識(shí)，對(duì)190計(jì)數(shù)器更加了解，懂得它的功能與其它芯片替換等.使D觸發(fā)器從書(shū)本上的理論知識(shí)聯(lián)系到實(shí)際,讓我更加了解它的功能. 更重要的是如何將邏輯電路靈活運(yùn)用于實(shí)際生活。</p><p>

28、;　　我覺(jué)得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些觸發(fā)器的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，做了課程設(shè)計(jì)后就完全了解其作用。</p><p>　　突然覺(jué)得得到一個(gè)好的分?jǐn)?shù)不是一件重要的事情。真正重要的是在這次設(shè)計(jì)中學(xué)到了一些東西。不僅僅是電路上的知識(shí)，更是一種科研能力、獨(dú)立思考的能力、對(duì)知識(shí)的熱愛(ài)。&l