《交通灯控制电路设计与制作》课程设计说明书汇.doc

交通灯控制电路设计与制作 设计意义及要求 1.1设计意义 随着社会的发展，城市规模的不断扩大，城市交通成为制约城市发展的一大因素。大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调，多值化方向发展。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注，本电路也正是基于实际应用的基础之上抽象出来的，仅是对实际应用的模拟。 1.2设计要求 1.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 2.要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道 3.黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次 4.提出至少两种设计方案，并优选方案进行具体设计 5.撰写符合学校要求的课程设计说明书 2方案设计分析 2.1 方案设计 2.1.1方案一 结构框图 图2-1-1方案一结构框图 原理说明： 根据实验要求，交通灯按照时间设定变换工作状态，其中黄灯为闪烁发光。 1.时基电路：选用NE555定时器组成的多谐振荡器可以产生所需频率的脉冲。 2.计数译码显示电路：选用可置数的8421BCD 码十进制计数器，这里选用74LS192，另加74LS48译码器及共阴极LED数码管。 3.时序控制电路：采用移位寄存器74LS164，接成扭环形计数器。 4.分频电路：利用74LS74对秒脉冲进行分频，即可得到单位时间脉冲，控制各灯亮的时间。 原理图： 图2-1-2 方案一PROTEUS仿真图 2.1.2方案二 结构框图： 图2-1-3 方案二结构框图 原理说明： 交通灯控制系统的原理框图如上图所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。 图中： TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。 （可以加上数码管显示电路） 1.甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。 2.甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲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，乙车道禁止通行。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.甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙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.甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙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。 设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。 原理图： 图2-1-4 方案二PROTEUS仿真图 2.2 方案比较与选择 方案一与方案二都可以完成设计要求，并且通过仿真都是可行的。 第一种方案是书上介绍的，原理容易理解，第二种是通过查阅图书馆资料以及上网有哪些信誉好的足球投注网站相关信息然后自己动手连成的。 两种方案均可用译码器连接数码管组成译码显示电路，在红绿灯显示的同时显示剩余时间。方案一使用十进制计数，方案二通过二进制控制。若在方案二上加上数码管显示则需再加74LS48译码器，稍显繁琐。 尽管方案一与方案二都有不足，而且在现实生产中可能都会遇到困难，但综合多个方面考虑决定采用方案一。 3．单元电路设计 3.1脉冲输出电路 图3-1-1 脉冲输出电路PROTEUS仿真图 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。由555定时器组成的CP脉冲电路，产生频率为1HZ的脉冲信号控制计数器工作。 参数选择如下：R1=68K，R2=15K,，C=10uF 输出信号的时间参数是： T= =0.7（R1+R2）C =0.7R2C 其中，为VC由上升到所需的时间，为电容C放电所需的时间。 3.2计数译码显示电路 图3-2-1 计数译码显示电路PROTEUS仿真图 由功能要求可知，需选用可予置数的可逆8421BCD码十进制计数器，这里选用74LS192，通过74LS48译码器及共阴极LED数码管。 3.3分频电路 图3-3-