交通灯数电课程设计实验报告.doc

课程设计实验报告 课题：交通灯定时控制系统的设计与制作 院 系： 信息工程学院 班 级： 09建筑设施智能技术一班 学 号： 姓 名： 指导老师： 盛孟刚 目 录 引言…………………………………………………….3 设计任务及系统功能简介……………………………….3 实现的原理与电路………………………………………3 总体方案选择的论证……………………………………11 在设计过程中发现的问题和所做的改进………………………12 整机电路原理图………………………………………13 所用元器件列表…………………………………………15 心得体会……………………………………………….15 附录…………………………………………….17 焊接电路板…………………………………………….20 参考文献……………………………………………20 交通灯定时控制系统的设计与制作 一、引言 现如今，人口和汽车日益增长，交通日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一交通信号灯常用路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。 ?? 自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。设计通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计,提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化因此，在本次课程设计里，将以传统的设计方法为基础来实现设计交通控制信号灯。设计目的培养数字电路的能力掌握交通信号灯控制电路的设计方法。 TL TY ST 图1 交通灯控制系统原理框图 （2）画出交通灯控制系统的ASM（算法状态机）图 一般十字路口的交通灯控制系统的工作状态及其功能如表1： 表1 控制器状态 信号灯状态 车道运行状态 S0(00) S1(01) S3(11) S2(10) 甲绿，乙红 甲黄，乙红 甲红，乙绿 甲红，乙黄 甲车道通行，乙车道禁止通行 甲车道缓行，乙车道禁止通行 甲车道禁止通行，乙车道通行 甲车道禁止通行，乙车道缓行 控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定： AG=1：甲车道绿灯亮；BG=1：乙车道绿灯亮； AY=1：甲车道黄灯亮；BY=1：乙车道黄灯亮； AR=1：甲车道红灯亮；BR=1：乙车道红灯亮。 由此得到交通灯的ASM图，如图2所示： 图2交通灯控制系统的ASM图 （3）单元电路的设计 秒脉冲信号发生器的设计 图1-4秒脉冲信号发生器本实验采用555定时器组成秒脉冲信号发生器。因为该电路的输出脉冲的周期T≈0.7(R1+2R2)·C,若T=1s，令C=10μf，R1=K?,那么R2≈47K?。 图1-4 秒脉冲发生器原理图 定时器 用74LS190直接构成减法计数器，时钟脉冲上升沿到来时，在控制信号ST的作用下，计数器以减计数向控制器提供TY、TL的时间信号。 74LS190是同步十进制可逆计数器，用它进行减计数与数字显示倒计时相符合。74LS190可以级联，只需要2片即可向控制器提供TL、TY的信号，倒计数可在数字显示电路中实现。用74LS190节省材料，节约成本，而且由于经常应用，因而使用起来较方便，具有其独特的优良性。如图4所示。 图中U4为个位计数器，U2为十位计数器。U4由555定时器供给其脉冲。当其从9计数到0时，产生一个低电平，随即有一个上升沿，供给U2做时钟脉冲，此时U2计数减一，实现两片芯片的级联。由于整个电路是从30计数，减一到01，再恢复至30，重新开始计数，所以，芯片由二者的TC共同与非再置数。输入分别为0000（0）和0011（3）。 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状态的转换。列出控制器的状态转换表，如表1-6所示。选用两个D触发器74LS74做为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1＝ 00状态时，如果TL＝ 0，则控制器保持在00状态；如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1＝ 01