电工课程设计----交通信号灯原理设计.doc

电子与电工技术课程设计 实 验 报 告 题目：交通信号灯控制电路设计 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 时间： 一、设计任务及要求 为了确保十字路口的车辆顺利通过，往往采用自动控制的交通灯信号灯来进行指挥。 （1）其中红灯（R）亮表示该条道路禁止通行； （2）黄灯（Y）亮表示停车，绿灯（G）亮表示允许通行； （3）黄灯亮时要求每秒钟闪亮一次； （4）东西、南北方向除了有红（R）、黄（Y）、绿（G）灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）； 二、课程设计实验预习要求 （1）复习数字系统设计基础。 （2）复习多路数据选择器、二进制同步计数器的工作原理。 （3）根据交通灯控制系统框图，画出完整电路图。 三、设计原理与电路 1.分析系统逻辑功能，画出系统框图 控制系统原理图 交通灯原理控制如上图所示，它主要由秒脉冲发生器、定时器、译码器、控制器等部分组成。秒脉冲发生器是本实验中控制器和定时器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯控制信号，经驱动电路驱动后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它接受来自定时器的信息后控制译码器工作。 2.单元电路的设计 1）控制器 控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作（1）交通灯的四种工作状态的转变是由控制器进行控制转换的，它们的工作方式满足如右图顺序工作流程，设东西向的红、黄、绿灯分别为EW(R)、EW(Y)、EW(G)，南北向的红、黄、绿灯分别为NS(R)、NS(Y)、NS(G）。 状态1：东西方向车道的绿禁止通行车道禁止通行车道缓行 黄: 红: 南北方向 绿: 黄: 红: 由于黄灯要求闪耀几次，所以用时标1秒和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。 交通灯时序工作流程图 （2）显示控制部分 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74LS248 BCD码七段译码器，显示器用LED显示器，计数器采用可预置加、减法计数器，如74LS168，74LS193等。 倒计时计数器 十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观的把握时间。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灯和绿灯时间之和，南北向亮红灯应等于东西向亮黄灯和绿灯时间之和。假设每个单位时间为5s，则南北、东西向绿、黄、红灯亮时间分别为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。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，直到减到数为“0”。十字路口绿、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。在倒计时过程中，计数器还向译码器提供模5的定时信号和模的定时信号。数器选用集成电路74进行设计。74是进制同步计数器。 74LS168引脚图以及功能图 现选用两个74LS168芯片级联成一个从可任意设定时间00~99倒计时的计数器，将计数器的P、T接地，将东西方向的两个计数器LD通过与非门连接起来，十位的CP端与个位的U\D端相连，将十位的A,C,D接地，B端接“1”，个位的A,B,D接地，C端接“1”，输出端依次与74LS248相连。南北方向的计数器，接线与东西方向的相同，其中作为个位数的74LS168芯片的CLK接秒脉冲发生器（频率为1），当个位数减到0时，再减1就会变成9，0（0000）和9（1001）之间的QA、QD同时由0变为1，把QA、QD与起来接在十位数的CLK端，此时会给十位数74LS168芯片一个脉冲数字减1，相当于借位。 决定倒计时是置数，还是计数。工作开始时，LD为0，计数器预置数，置完数后，LD变为1，计数器开始倒计时。当倒计时减到数00时，LD又变为0，计数器又预置数，之后又倒计时，如此循环下去。 显示控制与译码器 向提供模5的定时信号和模的定时信号表示5”时。=1，译码器的主要任务是将控制器的输出74LS248BCD码到七段码的显示译码器，它可以直接驱动共阴极数码管。 74LS248的外引线排列图 （3）夜间黄灯闪烁控制 在夜间将开关S1接地，此时，东西、南北方向的红灯和绿灯输入的是低电平，所以红灯和绿灯不亮，黄灯输入的是频率为“1”的脉冲，黄灯以频率为“1”闪烁。 2）汽车模拟控制电路 当某一方向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到黄灯亮时，移位放光二极管就停止，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）。它由74LS164组成钮环形计数器，由秒脉冲电路经分频后（4分频）输