交通灯控制逻辑电路设计教程.doc

黑 龙 江 工 业 学 院 数字电子技术课程设计报告 院 系：电气与信息工程系 专业班级：14电气本八 姓 名：耿振 学 号：04991408005 指导教师：黄睿 报告成绩：1.设计目的 设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒；要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次 2.设计任务要求 要求东西方向的红、黄、绿灯和南北方向的红、黄、绿灯按照上面的工作时序进行工作，黄灯亮时应为闪烁状态； 1)南北和东西车辆交替进行，各通行时间24秒 2)每次绿灯变红灯时，黄灯先闪烁4秒，才可以变换运行方向 3)十字路口要有数字显示作为时间提示，以倒计时按照时序要求进行显示； 4)可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀状态(选作：通行时间和黄灯闪亮时间可以在0-99秒内任意设) 3.设计方案选取与论证 依据功能要求，交通灯控制系统应主要由秒脉冲信号发生器、倒计时计数器电路和信号灯转换器组成，原理框图如图1所示。秒脉冲信号发生器是该系统中倒计时计数电路和黄灯闪烁点控制电路的标准时钟信号源。倒计时计数器输出两组驱动信号T5和T0，分别为黄灯闪烁和变换为红灯的控制信号，这两个信号经信号灯转换器控制信号灯工作。倒计时计数电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。 交通信号灯的逻辑框图 （1）白天工作模式 信号指示灯白天工作流程图 （2）夜晚工作模式 东西南北各方向黄灯亮，且每秒闪动一次，其他灯不亮。因此总设计图如下图所示： 总设计图 秒脉冲产生电路 秒脉冲产生电路的功能是产生标准秒脉冲信号，主要由振荡器和分频器组成。振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的进度决定了计时器的准确度，可由石英晶体振荡电路或555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。一般来说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大，故在设计时，一定根据需要设计出最佳电路。石英晶体振荡器具有频率准确、振荡稳定、温度系数小的特点，但如果精度要求不高的时候可以采用555构成的多谐振荡器。 振荡周期与频率的计算公式为：T=(R1+2R2)Cln2=0.7(R1+2R2)C,电源电压为Vcc=12V，其中电路图中C1的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响，课程设计中要求输出T=1S，选取电容为C=10nF，R1=28.86MΩ，根据振荡周期计算，选择电阻R2=57.72MΩ。用multisim进行仿真，仿真图如图所示： 555构成的多谐振荡器 此电路就可以产生脉冲频率为1赫兹的脉冲。 以下对555定时器进行简介： NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。 555定时器内部逻辑电路 信号灯转化器 信号灯状态与车道运行状态如下： S0:东西方向车道的绿灯亮，车道通行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行； S1:东西方向车道的黄灯亮，车道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行； S2:东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道通行； S3：东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道缓行。 用以下6个符号来分别代表东西（A）、南北（B）方向上个灯的状态： GA=1: 东西方向车道绿灯亮； YA=1：东西方向车道黄灯亮； RA=1：东西方向车道红灯亮； GB=1：南北方向车道绿灯亮； YB=1：南北方向车道黄灯亮； RB=1：南北方向车道红灯亮。 实现信号灯的转换有多种方法，现采用比较典型的方法进行设计，实现信号灯的转换工作。若选用JK触发器，则原理如下。 JK触发器 设状态编码为S0=00,S1=01,S2=11,S3=10,其输出为Q1，Q2，则其与信号灯状态关系如表3—1所示。 状态编码与信号灯关系表 现态 次态 输出 Q0 Q1 0 0 0 1 1 1 1 0 Q0* Q1* 0 1 1 1 1 0 0 0 GA YA RA GB YB RB 1 0 0 0 0