数电技术课程设计-交通灯控制电路设计.docVIP

课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 第 PAGE 11 页 共 NUMPAGES 11 页 淮海工学院 课程设计报告书 课程名称： 数电技术课程设计 题 目： 交通灯控制电路设计 系 （院）： 电子工程学院 学 期： 专业班级： 电子101 姓 名： 学 号： 031091130 评语： 成绩： 签名： 日期： 引言 众所周知，中国是世界上人口最多的国家，同时中国也是世界上交通事故发生率最高的国家。中国每年交通事故死亡人数超10万人，居世界第一。目前中国的道路安全形势非常严峻，有统计数据表明每5分钟就有一人丧生车轮，每1分钟就会有一人因交通事故而伤残，每年中国因交通事故所造成的经济损失上达数百亿元。 随着社会经济的发展，每年都有大量的农村人口迁往城市，逐年增多的城市人口无疑给城市的交通带来了很大的负担。尤其在一些经济较发达的城市，例如上海，北京几乎每天都会发生很多次堵车，这就白白浪费了很多人宝贵的时间。因此设计一个行之有效的交通灯控制电路，并让人们自觉遵守，不但能有效的降低交通事故的发生率，而且可以帮助很多人节省大量的时间，从而间接提高人们每天的工作效率。 我国交通路灯标志分为4种：禁止标志用红色；警告标志用黄色；指示标志用蓝色。本设计通过采用数字电路对交通灯控制电路进行设计,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。 2 设计任务 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25s。 2、要求黄灯先亮5s，才能变换运行车道。 3、黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。 4、每路口均有时间显示（两位LED）。 3 设计要求 1、画出总体设计框图，以说明交通灯由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输途径、方向和频率变化。并以文字对原理做辅助说明。 2、设计各个功能模块的电路图、真值表（或状态转换图）并加上原理说明。 3、有条件时选择合适的元器件，在面包上接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证是设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出信号方式要便于电路的测试和故障排除。 4、设计整个电路的电路图，加上原理说明。有条件时对整个电路的元器件和布线进行合理布局，并进行整个交通灯电路的接线测试 4 设计原理与参考电路 4.1 交通信号灯控制电路的系统框图 如图1所示为交通灯控制系统的系统框图。电路主要由秒脉冲发生器、减法计数器和控制器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中减法计数器标准时钟信号源，控制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。 图1 交通信号灯控制电路的系统框图 4.2 交通灯控制器的ASM 一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下： (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间隔后，控制器发出状态转换信号，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。黄灯亮足规定的时间间隔时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。 (3)甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。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时，控制器发出状态转换信号，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，乙车道上未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时，控制器发出状态转换信号，系统又转换到第(1)种工作状态。 交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器进行控制的。设控制器的四种状，分别用S0，S1，S3，S2表示，则控制器的工作状态及其功能如表1所示. 表1 控制器工作状态及功能 控制状态 信号灯状态 车道运行状态 S0 甲绿，乙红 甲通行，乙禁止 S1 甲黄，乙红 甲缓行，乙禁止 S2 甲红，乙绿 甲禁止，乙通行 S3 甲红，乙黄 甲禁止，乙缓行 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=l：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； 5 功能模块设计 5.1