交通灯控制电路设计(毕业设计).doc

交 通 灯 控 制 电 路 设 计 设计任务和要求 随着社会的进步和发展，交通工具日趋增多。这就给我们的道路交通带来了混乱， 特别是十字路口的交通管理问题。为了确保十字路口的车辆顺利、畅通得通过，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。本次实验就是要设计一个交通逻辑控制电路，来实现十字路口的自动交通控制。 实现功能如下：一个具有主、支路的路口。主路通行时间40秒、支路通行时间20秒、黄灯各为5秒。 实验设备及器件 实验设备及工具：仿真计算机、数字万用表、钳子、镊子等 实验器件 1 555 脉冲产生器 1 2 74LS161 计数器 2? 3 74LS74 D触发器 1 4 74LS04 非门 2 5 74LS08 与门 2 6 74LS47 数码管驱动 2 7 七段LED数码管 用于显示 2 8 发光二极管红绿黄 模拟交通灯 各2 9 电阻150、4.7、 限流 各1 10 电阻100 限流 3 11 电容 4.7、10 整流 各1 12 实验板 安装电路 1 13 导线 连接电路 若干 设计原理及实现方案 I.工作状态如下 一个十字路口主道方向的红、黄、绿灯分别用G、R、Y；支道方向的红、黄、绿灯分别为g、r、y.表示。十字路口要有数字显示装置，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体要求为：当某方向绿灯亮时，置计数器为某一个数值，然后以每秒减1的计数方式工作，直至减到数为“0”。 状态图： 整个流程为： （1）车道绿灯亮，道红灯亮。表示道上的车辆允许通行，道禁止通行。绿灯时间，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。 　　（2）车道黄灯亮，车道红灯亮。表示车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。 　 （3）车道红灯亮，车道黄灯亮。表示车道禁止通行，车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。 　 （4）车道红灯亮，车道黄灯亮。表示车道禁止通行，车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。 II 如图：秒脉冲提供电源让计时电路工作。计时电路的作用是实现40秒、20秒、和5秒等三个计时，同时用译码器和数码管组成的显示电路来显示时间。在计完一个时段后计时器发出一个脉冲，驱动状态控制电路，使之状态发生改变。进而红、绿、黄灯亮暗改变，又完成了对计数器的置数。从而进行40秒、20秒、和5秒的自动切换。到此一个工作状态结束。进入下一个状态。 方案总结：这是对方案一的优化：把三个计数器合为了一个，换句话就是用一个计数器实现三个计数功能。这是利用置数智能的对电路进行计数选择。 尤其是在主模块的设计上，更多的利用了计数模块。如下： 这样做的好处就是能更好的利用原有电路的元器件和设计模块。使系统高度集成化。如此既能节约成本，又可降低连接时的错误概率。 在置数方面是利用灯的亮暗，会更直接。这完全符合设计思想和工程的设计原则。所以我们选择这种方案。 （3）方案三 还有一种方案就是利用循环一个周期的时间。如本实验是70秒，做一个计数器。把它截为4个时间段：40秒、20秒和两个5秒。这样在整个周期上单独的分离每个状态所需的时间、状态以及红绿灯的变化。进而完成一个周期，而循环工作。 方案总结：这种方案虽然原理上更简单。但是在实现起来会使用很多的器件来实现其工作。因为在整个时间段上截取，就必须加上状态判断部分。所以这种方案就没有过多的考虑。 四、单元电路的设计 ①. 秒脉冲电路 它是整个电路的动力输入，设计如下： 参数由老师提供。 ②.状态控制部分 该电路共有4个状态，具体如下： 控制状态 信号灯状态 S0（00） 绿，红 S1（0） 黄，红 主道 S3（） 红，绿 S2（0） 红，黄 因为电路只有4个状态：00、01、11、10。所以我选择用D触发器来实现状态的转换。 电路如下： 状态控制电路是整个设计的核心部分。它是控制红、绿、黄灯的枢纽部分。而的工作顺序直接决定了整个电路的工作顺序。但它需要计时电路的反馈信号来驱动。 ③.计时和显示电路 它负责了整个电路的计时和状态控制是整个电路用的最多的部分。它采用两块74LS161实现，译码电路采用74LS47实现。 具体如下： ④.红、绿、黄灯的亮暗控制及置数电路： a.利用灯的真值表： Q2 Q1 主红(R) 主黄(Y) 主绿(G) 支红(r) 支黄(y) 支绿(g) 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0