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课程设计 交通信号灯系统设计 专业班级:Z10101 学 号:43 学生姓名 :杨波 指导教师: 完成时间： 一、内容摘要 3 二、交通信号灯设计内容及要求 3 三、方案分析 3 四、 原理图设计 5 1 信号灯状态控制器 5 2 信号灯译码驱动电路 7 3 置数译码电路 8 4 计时系统 8 5 显示译码器 9 6 共阴七段LED共阴数码管 11 7 555振荡器构成的秒脉冲电路 11 8 元件清单 13 五、 整体电路图以及工作原理 14 六、 原理图仿真 14 七、 收获、体会和建议 15 八、 参考文献 16 附录一 17 一、内容摘要 本电路通过由两个D触发器组成的四进制计数器和由与非门组成的译码器来控制主干道和支干道红、黄、绿灯的状态变化，从而达到疏导车辆安全顺利通过十字路口的作用，由555计时和电容电阻组成秒脉冲发生器；计时器由两个74LS190计数器组成，分别用于计时间的十位和个位；显示译码器把74LS190输出的BCD码译成7位二进制代码，驱动数码管显示相应的BCD码所对应的十进制数。 二、交通信号灯设计内容及要求 由一条主干道和一条支干道的汇合形成十字路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每一个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行使中的车辆有时间停靠到禁行线之外； 任务和要求： 1、主干道和支干道交替放行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒。 每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒，此时原红灯不变。 用十进制数字显示放行及等待时间。 三、方案分析 十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全通行。有一个主干道和一个支干道的十字路口如图所示。每边都设置了红、绿、黄色信号灯。红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行，在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟，以便让停车线以外的车辆停止运行。因为主干道上的车辆多，所以主干道放行的时间要长。 路口交通指挥系统示意图 系统工作流程图如图所示。 主干道绿灯亮，支干道红亮，计数器由30开始递减计数 S1 主干道黄灯亮，支干道红灯亮，计数器由5开始递减计数 S2 主干道红灯亮，支干道绿灯亮，计数器由20开始递减计数 S3 主干道红灯亮，支干道黄灯亮，计数器由5开始递减计数 S4 系统工作流程图 要实现上述交通信号灯的自动控制，则要求控制电路由时钟信号发生器、计数器、信号灯译码驱动电路、信号灯译码驱动电路和数字显示译码驱动电路等几部分组成，整机电路的原理框图如图所示。四个路口设有红、黄、绿三色灯和两位8421BCD码的计数、译码显示器。 交通信号灯控制系统原理组成框图 十字路口车辆运行情况只有4种可能：1）设开始时主干道通行，支干道不通行，这种情况下主绿灯和支红灯亮，持续时间为30s。2）30s后，主干道停车，支干道仍不通行，这种情况下主黄灯和支红灯亮，持续时间为5s。3）5s后，主干道不通行，支干道通行，这种情况下主红灯和支绿灯亮，持续时间为20s。4）50s后，主干道仍不通行，支干道停车，这种情况下主红灯和支黄灯亮，持续时间为5s。5s后又回到第一种情况，如此循环反复。因此，要求主控制电路也有4种状态，设这4种状态依次为：S0、S1、S2、S3。状态转换图如图所示。 原理图设计 1 信号灯状态控制器 十字路口车辆运行情况只有4种可能，实现这4个状态的电路，可以用两个D触发器组成一个四进制的计数器。我采用的一片74HC74实现。 74LS74的引脚排列图： 74LS74的功能表： 74LS74的接线图所示： D触发器的状态方程为Q*=Q,load每输入一个时钟脉冲Q0的状态改变一次，U7A将load输入的时钟脉冲二分频后送给U7B,即load每四个脉冲U7A和U7B的状态回到原来的状态，即四进制计算器。 2 信号灯译码驱动电路 主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态。它们之间的关系见真值表。对于信号灯的状态，“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。 3 置数译码电路 要实现30秒、20秒、5秒倒计时，就要在计数器倒计时到零的时候给计数器的置数端送入下一状态相应的时间数。列出置真值表： Q1 Q0 h g f e d c b a 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0