電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---交通信號(hào)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　交通信號(hào)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><

2、;p>　　指導(dǎo)老師：　 </p><p>　　所在學(xué)院： 電 氣 學(xué) 院 </p><p>　　2011年6月29日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要3</b></p><p>　　一

3、 交通燈基本工作原理4</p><p>　　1.1工作流程圖4</p><p><b>　　1.2工作時(shí)序5</b></p><p>　　二 交通燈基本組成7</p><p>　　2.1 單次手動(dòng)電路及秒脈沖發(fā)生器7</p><p><b>　　2.2控制器7</b

4、></p><p>　　2.3顯示控制部分7</p><p>　　三 設(shè)計(jì)步驟及方法8</p><p>　　3.1單次手動(dòng)及脈沖電路8</p><p>　　3.2控制器部分9</p><p>　　3.3數(shù)字顯示部分10</p><p>　　3.4汽車模擬控制電路10&

5、lt;/p><p>　　四 電路總體說(shuō)明12</p><p>　　五 設(shè)計(jì)所用器材13</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　本文介紹交通信號(hào)燈的基本工作原理，基本組成，設(shè)計(jì)步驟及方法，電

6、路說(shuō)明等。著重強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)的原理和方法，并附以電路說(shuō)明，從更深層次的把交通燈的設(shè)計(jì)原理展現(xiàn)給大家。它結(jié)合模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的基本研究方法并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)電路，并最終實(shí)現(xiàn)指揮交通。本文的思路基于智能交通燈設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行簡(jiǎn)單改進(jìn)。著重從數(shù)字電子的方向研究問(wèn)題，把與非門和RS密碼鎖等方面的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中，并發(fā)揮實(shí)際作用，最終實(shí)現(xiàn)紅黃綠的三個(gè)燈的交替自動(dòng)變換。</p><p>　　關(guān)鍵詞 電子技術(shù)

7、課程設(shè)計(jì) 交通信號(hào)燈 計(jì)數(shù)器號(hào)燈計(jì)數(shù)器</p><p>　　一 交通燈基本工作原理</p><p>　　交通燈系統(tǒng)原理圖：其中紅燈R亮，表示該條道路禁止通行；黃燈Y亮表示停車；綠燈G亮表示允許通行。見(jiàn)下圖 </p><p>　　圖1 交通燈控制器系統(tǒng)框圖</p><p>　　設(shè)計(jì)中十字路口交通信號(hào)燈控制，要求如下：<

8、/p><p><b>　　1.1工作流程圖</b></p><p>　　圖2 交通燈順序工作流程圖 </p><p>　　圖中設(shè)南北方向的紅，黃，綠燈分別為NSR,NSY,NSG東西方向的紅，黃，綠燈分別為EWR,EWY,EWG。</p><p>　　工作方式：南北方向綠燈亮?xí)r，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮?xí)r，東西方向紅

9、燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向黃燈亮。</p><p><b>　　1.2工作時(shí)序 </b></p><p>　　東西方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于南北方向亮黃、綠燈時(shí)間之和；南北方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于東西方向亮黃、綠燈時(shí)間之和。時(shí)序工作圖如下：</p><p>　　假設(shè)每個(gè)單位時(shí)間為3秒，則南北、東西方向綠、黃、紅燈亮

10、時(shí)間分別為15秒、3秒、18，一次循環(huán)為36秒。其中紅燈亮的時(shí)間為綠、黃燈亮的時(shí)間之和，黃燈是間歇閃耀。</p><p>　　圖3　交通燈時(shí)序工作流程圖</p><p>　　為了方便人們玩直觀地把握時(shí)間，十字路口要有數(shù)字顯示，作為提示，具體為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后以每秒減1計(jì)數(shù)方式工作，直至減到數(shù)為“0”，十字路口紅、綠燈交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，而進(jìn)入下一步某方向的人作循

11、環(huán)。</p><p>　　例如：當(dāng)南北方向從紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈時(shí)，置南北方向數(shù)字顯示為18，并使數(shù)顯計(jì)數(shù)器開(kāi)始減“1”計(jì)數(shù)，當(dāng)減到綠燈滅而黃燈亮?xí)r，數(shù)顯的值應(yīng)為3，當(dāng)減到“0”時(shí)，此時(shí)黃燈滅，而南北方向的紅燈亮；，同時(shí)，使得東西方向綠燈亮，并置東西方向的數(shù)顯為18。</p><p><b>　　二 交通燈基本組成</b></p><p>　　它主要

12、由控制器、顯示控制部分和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。</p><p>　　2.1 單次手動(dòng)電路及秒脈沖發(fā)生器</p><p>　　單次脈沖是由兩個(gè)與非門組成的RS觸發(fā)器產(chǎn)生的；秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中顯示控制部分和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，可用晶體振蕩或RC振蕩電路構(gòu)成。</p><p><b>　　控制器</b></p><

13、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。它由74LS164組成扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，然后經(jīng)譯碼后，輸出十字路口南北、東西二個(gè)方向的控制信號(hào)。</p><p><b>　　顯示控制部分</b></p><p>　　顯示控制部分，實(shí)際是一個(gè)定時(shí)控制電路。當(dāng)綠燈亮?xí)r，使減法計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作（用對(duì)方的紅燈信號(hào)控制），每來(lái)一個(gè)秒脈沖，使計(jì)

14、數(shù)器減肥，直到計(jì)數(shù)器為“0”而停止。譯碼顯示可用法74LS168BCD碼七段譯碼器，顯示器用LC5011—11共陰極LED顯示器，計(jì)數(shù)器采用可預(yù)置加、減法計(jì)數(shù)器，如74LS168、74LS193等。</p><p>　　汽車模擬運(yùn)行控制部分</p><p>　　此部分為電路擴(kuò)展部分，可用LED發(fā)光二極管模擬汽車行駛電路當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，這一方向的發(fā)光二極管接通，并一個(gè)一個(gè)向前移動(dòng)，表示汽

15、車在行駛；當(dāng)遇到黃燈亮?xí)r，移位發(fā)光二極管就停止，而過(guò)了十字街口的移位發(fā)光二極管繼續(xù)向前移動(dòng)；紅燈亮?xí)r，則另一方向轉(zhuǎn)為綠燈亮，那么，這一方向的LED發(fā)光二極管就開(kāi)始移位（表示這一方向的車輛行駛）；用移位寄存器組成汽車模擬控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　三 設(shè)計(jì)步驟及方法</b></p><p><b>　　單次手動(dòng)及脈沖電路</b><

16、/p><p>　　單次脈沖是由二個(gè)與非門組成的RS觸發(fā)器產(chǎn)生的，見(jiàn)下圖3，當(dāng)按下K1</p><p>　　時(shí)，有一個(gè)沖輸出使74LS164移位計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。K2在自動(dòng)位置時(shí)，由秒沖電路經(jīng)分頻后（4分頻），輸入給74LS164，這樣，74LS164為 每4秒向前移一位（計(jì)數(shù)1次）。</p><p>　　圖4　　單次脈沖電路</p><p>　　

17、本設(shè)計(jì)中，秒脈沖發(fā)生器由晶本振蕩電路組成，發(fā)生器發(fā)出的波形經(jīng)過(guò)整形，分頻獲得1HZ的秒脈沖。電路圖如下：</p><p><b>　　圖5秒脈沖電路</b></p><p><b>　　控制器部分</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。它由74LS164組成

18、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，估后經(jīng)譯碼后，輸出十字路口南北，東西兩個(gè)方向的控制信號(hào)，設(shè)計(jì)中黃燈信號(hào)滿足閃耀，并在夜間時(shí)，黃燈閃亮，而綠，紅燈滅。74LS164功能表及計(jì)數(shù)器電路圖，狀態(tài)表分別如下：</p><p><b>　　圖6 計(jì)數(shù)器電路</b></p><p><b>　　計(jì)數(shù)器狀態(tài)表</b></p><p>　　東西方向　綠：

19、EWY= Q4*Q5 南北方向　綠：NSG= Q4*Q5</p><p>　　黃：EWY= Q4` Q5(EWY=EWY*CP1) 黃：NSY= Q4*Q5(NSY`=NSY* CP1)</p><p>　　紅：EWR= Q5 紅：NSR=Q5</p

20、><p>　　由于黃燈要求閃耀幾次，所以用時(shí)標(biāo)1s和EWY或NSY黃燈信號(hào)相“與”即可。</p><p><b>　　數(shù)字顯示部分</b></p><p>　　當(dāng)南北方向綠燈亮，而東西方向紅亮?xí)r，使南北方向的74LS168以減法計(jì)數(shù)方式工作，從數(shù)字“24”開(kāi)始往下減，當(dāng)減到“0”時(shí)，南北方向綠燈滅，紅燈亮，而東西方向紅燈滅，綠燈亮。由于東西方向紅燈

21、滅信號(hào)（EWB=0）,使與門關(guān)斷，減法計(jì)數(shù)器工作結(jié)束，而南北方向紅燈亮，使另一方向――東西方向減法計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作。電路圖如下：</p><p><b>　　圖7　數(shù)字顯示部分</b></p><p>　　在減法計(jì)數(shù)開(kāi)始之前，由黃燈信號(hào)使減法計(jì)數(shù)器先置入數(shù)據(jù)，圖中</p><p>　　接入U(xiǎn)/ D和LD的信號(hào)就是由黃燈亮（為高電平）時(shí)，置入數(shù)據(jù)。

22、黃燈滅（Y=0）而紅燈亮（R＝1）開(kāi)始減計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　汽車模擬控制電路</b></p><p><b>　　電路見(jiàn)下圖：</b></p><p>　　圖8　汽車模擬控制電路</p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>

23、;　　黃燈（Y）或紅燈（R）亮?xí)r，RI這端為高（H）電平，在CP移位脈沖作用下，而向前移位，高電平“H”從QH一直移到QA(圖中74LS164－1)由于綠燈在紅燈和黃燈為高電平時(shí)，它為低電平，所以74LS164－1QA的信號(hào)就不能送到74LS164－2移位寄存器的RI端。這樣，就模擬了當(dāng)黃紅燈亮?xí)r汽車停止的功能而當(dāng)綠燈亮，黃，紅燈滅（G=1,R=0,Y=0）時(shí)，74LS164－1和74LS164－2都能在CP移位脈沖作用下向前移位。這就

24、意味著，綠燈亮?xí)r汽車向前運(yùn)行這一功能 。</p><p><b>　　四 電路總體說(shuō)明</b></p><p>　　綜合以上分析，可得出交通燈的總電路圖：</p><p><b>　　圖9　交通燈電路</b></p><p>　　補(bǔ)充說(shuō)明：本設(shè)計(jì)除了具有以上所列功能以外，還可以手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)控制，

25、為了保證安全，夜間為黃燈閃耀。交通燈控制實(shí)現(xiàn)方法很多，前面已有舉例，這里就不一一說(shuō)明了。</p><p><b>　　五 設(shè)計(jì)所用器材</b></p><p>　　NET系列數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)</p><p><b>　　5V直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　交通信號(hào)燈及汽車模擬裝置&l

26、t;/p><p>　　集成電路：74LS164，74LS74，74LS168,74LS248及各種門電路</p><p>　　顯示：LC5011-11，發(fā)光二極管4個(gè)。</p><p><b>　　10K電阻3個(gè)</b></p><p><b>　　開(kāi)關(guān)3個(gè)</b></p><p&g

27、t;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)/艾永樂(lè)，付子義主編.北京：中國(guó)電力出版社，2008</p><p>　　數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)/艾永樂(lè)，付子義主編.北京：中國(guó)電力出版社，2008</p><p>　　智能交通等控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)/黃毅，北京：《科技資訊》2008（28）</p><p>