交通灯课程设计报告.doc

交通灯课程设计报告 交通灯 任务和要求 红绿灯交通信号系统外观示意图如图1所示。 倒计数 倒计数 计时器 绿灯 黄灯 红灯 红 黄 绿 灯 灯 灯 1．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。 2．设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿灯亮的时间是20s，另一个方向上绿灯亮的时间是30s，黄灯亮的的时间都是5s。 3．选做：当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向常通行，倒计时停止。当特殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。 4．选做：用两组数码管，实现双向倒计时显示。 三、总体方案 在一个有主、支干道的十字路口，主、支干道各设置一组红、黄、绿三色的交通灯。红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行。在绿灯变为红灯之前，黄灯先亮5秒，以提示未通行的车辆准备停车。由于主干道车辆较多，所以要求主干道处于通行状态的时间长一些，设为30秒；而支干道通行时间为20秒。 主要功能为： 1.实现红绿灯的交通管制功能； 2.在红绿灯交换的前5秒，由黄灯提示司机注意，准备停车，且此时绿灯熄灭； 3.可适应主次干道不同的车流量的需要，拟设计主干道的车辆通行时间为30秒，支干道的车辆通行时间为20秒； 4.采用倒计时的方式，提示司机剩余时间。 简单原理如下： 由555时钟信号发生电路产生稳定的“秒”脉冲信号，确保整个电路装置计时工作稳定进行。用一片74LS161作为计数器，将其输出端通过非门与74LS48相连后，把74LS48输出端连到数码管上，实现倒计时。用另外一片74LS161作为状态控制器，控制状态变量Q2Q1的变化，即实现变化：00-01-10-11，从而使计数器实现模10、模2、模5的转化。六个灯与由状态控制器控制的74LS74的输出端通过门电路直接相连。 总体方案原理图如图： 在电路中，555时钟信号发生器产生一个以秒为单位的CP脉冲，计数器74LS161接受CP脉冲，实现同步计时。通过非门连接计数器输出端与译码驱动电路，在数码管上显示倒计时。将两片计数器的进位输出RCO取反用以控制其自身循环置数，又两片进位输出RCO与后状态控制器74LS161的脉冲信号，由此，状态从00变至01，历时30s；从01至10，历时5s；从10至11，历时20s；再从11变至00，历时5s，依次循环。状态不同，计数器置数和红绿灯如何显示不同；计数器置数不同，则模值不同，状态改变时间也不同。 然后状态控制电路74LS161控制计时电路74LS161的输入端。当状态控制电路的输出Q1Q0为00时实现模30的计数器，此时主干道的绿灯和支干道的红灯亮；为01时实现模5计数器，此时主干道的黄灯和支干道的红灯亮；为10时实现模20的计数器，此时主干道的红灯和支干道的绿灯亮；为11时实现模5的计数器，此时主干道的红灯和次干道的黄灯亮；然后Q1、Q0再回到00状态，这样就实现了交通灯的循环且实现了主支干道通车时间不同的功能。 (1). Q1Q0为00时，主干道绿灯与支干道红灯亮，即：AG、BR，时间持续30s； (2).Q1Q0为01时，主干道黄灯与支干道红灯亮，即：AY、BR，时间持续5s； (3).Q1Q00为10时，主干道红灯与支干道绿灯亮，即：AR、BG，时间持续20s； (4). Q1Q00为11时，主干道红灯与支干道黄灯亮，即：AR、BY，时间持续5s； 四个状态以00-01-10-11的顺序循环出现。其工作流程图如图： 状态00 状态00 持续30s 支干道红灯亮 主干道绿灯亮 状态01 持续5s 支干道红灯亮 主干道黄灯亮 状态10 持续20s 支干道绿灯亮 主干道红灯亮 状态11 持续5s 支干道黄灯亮 主干道红灯亮 图2 工作流程图 四、单元电路的设计： (1) 时钟脉冲产生电路： 产生稳定的秒脉冲（f=1Hz）信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。用555芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生周期不同的脉冲信号，即不同的频率的脉冲。 脉冲电路图： 555芯片一片、4.7u和0.1u的电容、4.7k、和150k电阻 计时控制电路： 利用系统的状态量Q1、Q0分别控制计数两片74LS161的置数端D0，D1，D2，D3和D0,D1,D2，D3。当系统状态处在AGBR时，进制是模30，低位有效状态为0110，0111，1000，……1111，高位有效状态为1101,1110,1111，低位置为0110；高位置1101，当系统处在ARBG时，进制是模20，低位有效状态为0110，0111，1000，……1111，高位有效状态为1101,1111，低位置为0111，高位置1110