电工课程设计简易交通信号灯控制.doc

长 安 大 学 电 子 技 术 课 程 设 计 设计题目：简易交通信号灯控制器 专 业 车辆工程 班 级 姓 名 指导教师 日 期 2011-6-25 目 录 一?、课题名称与技术要求 二、摘要 三、总体设计方案论证及选择 四、设计方案的原理框图、总体电路图、接线图及说明 五、单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算 六、收获与体会、存在的问题 七、参考文献 八、附件（元件材料清单） 一?、课题名称与技术要求 课题名称：简易交通信号灯控制器 主要技术指标和要求： （1）定周控制：主干道绿灯45秒，支干道绿灯25秒； （2）每次由绿灯变为红灯时，应有5秒黄灯亮作为过渡； （3）分别用红、黄、绿色发光二级管表示信号灯； 二、摘要 交通运输是国家经济发展的动力，日常出行也是我们生活中不可或缺的一部分。确保道路交通顺畅与安全的重要性不言而喻。在确保十字路口的交通秩序工作中，信号灯扮演了极其重要的角色。交通信号控制系统是用来自动控制十字路口红黄绿三色的电子系统。 交通灯简易交通信号灯控制器利用555秒脉冲发生器提供秒脉冲信号,通过CP输入。主控制器由一块74LS161组成一个16进制计数器，分别在45S,50S,75S,80S,通过驱动控制装置来控制主干道与支干道中绿、黄、红发光二极管的亮灭及其持续时间，从而实现对主干道与支干道交通信号的控制。 三、总体设计方案论证及选择 方案一：十字路口每个方向的绿、黄、红灯所亮的时间比例分别为9：1：5，所以，可以选择计数器为5s的脉冲。因为每5s一个时间单位，所以计数器的工作循环为16，应选择一个十六进制的计数器来控制，故选择74LS161四位异步二进制计数器，再加上相应控制器来配合，达到计数器分别在9、10、15、16翻转的目的。 方案二：本方案主要由主控制电路和秒脉冲发生器组成，其中主控制电路包括：主控制器、清零装置、驱动装置、信号灯装置及一些逻辑门。主控制器中采用两块74LS290二-五-十进制来实现八十进制计数器。秒脉冲发生器由555秒脉冲发生器负责提供脉冲信号。接通电源瞬间，清零装置将主控制器清零，紧接着，主干道绿灯和支干道红灯打开，其余主、支道灯关闭。秒脉冲传送到控制器，主控制电路在45s到，50s到，75s到，80s到分别产生翻转信号，从而改变 主、支道绿、黄、红灯的开闭持续时间，继而实现交通信号灯控制。 方案三：十字路口车辆通行情况只可能有4种情况，可以依次用S0=00,S1=01,S2=10,S3=11,L来记忆交通灯的工作情况。分别对这四种情况进行编码，得到转换图，显然这是一个四进制计数器，可以采用J-K触发器74LS107来构成，控制电路。 经过比较，我选择方案一，因为方案一比较容易理解设计思路比较清晰，主控制器用的是十六进制74LS161计数器，该元件在电工实验中使用过，比较熟悉，比案二、三更容易实现。而方案三中器件我不太熟悉，所以最终我们选方案一。 四、设计方案的原理框图、总体电路图、接线图及说明 1、设计方案原理框图（图1） 2、设计方案总体电路图（图2） 次干道红绿灯主干道红绿灯 次干道红绿灯 主干道红绿灯 主控制器组合逻辑电路计数器 主控制器 组合逻辑电路 计数器 （十六进制） 脉冲信号 （T=5s） JK JK触发器 图1. 设计方案原理框图 A A0 A1 A2 A3 ￣ ￣ EP Vcc=5V 74LS161 CP 555定时器脉冲信号发生器 5 1 4 8 3 7 6 2 470uF Q3 Q2 Q1 Q0 JK触发器 CP JK触发器 CP JK触发器 CP JK触发器 CP 绿1 黄1 红1 黄2 红2 JK触发器 绿2 K J K J K J K J J K 低电平清零信号 ≥1 图2. 总体电路图 （**说明：JK触发器的K端悬空代表高电平，且JK触发器为下降沿触发。红1、黄1、绿1表示主干道信号灯，红2、黄2、绿2表示次干道信号灯。工作前RD端先接低电平清零。） 3、电路原理简要说明： 电路的脉冲信号由CB555定时器组成的多谐振荡器外接上合适的电容C和电阻R组成，可以产生T=5s的矩形波，该信号输入计数器74LS1