交通灯课程设计7Word下载.docx
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我们设计在一个周期的某一时间段内，将交通信号灯变为不对称的信号（A车道为70秒，B车道为30秒）。
暂时设置为（第8个的半个周期（30秒）（自动设置为半个周期）运行，加第7个的上半周期（70秒），形成一个不对称周期。
第7个下半周期和1-6个周期正常运行）
目录
一、交通灯的组成……………………………………………........4
二、单元电路的设计……………………………………………....7
1、秒脉冲发生器……………………………………………..7
2、定时器………………………………………………….…..8
3、控制信号发发生器..……………………………………..10
4.控制绿灯显示器.………………………………………….13
5.控制器.…………………………………………………….14
6、附加功能
（1）…………………………………………...……..17
7、附加功能
（2）…………………………………………...……..18
三、体会总结....................................................................................14
四、鸣谢............................................................................................16
五、参考文献....................................................................................17
一．交通灯的组成
交通灯控制系统的原理框图如图12、1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。
图12、1交通灯控制系统的原理框图
两方向车道的交通灯的运行状态共有4种，如图1-2所示
一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下：
（1）图甲车道绿灯亮，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。
交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。
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，则控制器的工作状态及功能如下表所示。
控制器状态
信号灯状态
车道运行状态
S0（00）
S1（01）
S2（11）
S3（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
甲车禁止道通行，乙车道缓行
12-3控制器工作状态及其功能
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；
（A代表甲车道，B代表乙车道，G为绿灯，Y为黄灯，R为红灯）
由此得到交通灯的ASM图，如图12-2所示。
设控制器的初始状态为S0（用状态框表示S0），当S0的持续时间小于25秒时，TL=0
（用判断框表示TL），控制器保持S0不变。
只有当S0的持续时间等于25秒时，TL=1，控制器发出状态转换信号ST（用条件输出框表示ST），并转换到下一个工作状态。
依此类推可以弄懂ASM图所
表达的含义。
12-2．画出交通灯控制器的ASM
（AlgorithmicStateMachine，算法状态机）
二．单元电路的设计
（1）秒脉冲发生器
脉冲信号发生器直接由集成元件。
（2）定时器
定时器由与系统秒脉冲（由上面时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。
计数器选用集成电路两个74LS190D进行设计。
74LS190是10位二进制同步计数器，它具有清零、置数的功能。
74LS190D的外引线排列图和时序波形图如图12、4所示，其功能表如表12、2所示。
190的预置是异步的。
当置入控制端（LD）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（D0～D3）相一致的状态。
190的计数是同步的，靠CP加在4个触发器上而实现。
当计数控制端（CT）为低电平时，在CP上升沿作用下Q0～Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
当计数方式控制（U/D）为低电平时进行加计数，当计数方式控制U/D）为高电平时进行减计数。
只有在CP为高电平时CT和U/D才可以跳变。
190有超前进位功能。
当计数溢出时，进位/错位输出端（CO/BO）输出一个低电平脉冲，其宽度为CP脉冲周期的高电平脉冲；
行波时钟输出端（RC）输出一个宽度等于CP低电平部分的低电平脉冲。
CTp、CTT是计图12、2交通灯的ASM图数控制端，CO是进位输出端，D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q3是数据输出端。
由两片74LS163级联组成的定时器电路如图12、4所示。
74LS190D的外引线排列图
74LS190时序波形图
输入
输出
CLK
U/D
LOAD
A
B
C
D
RCO
QA
QB
QC
QD
1
表12、274LS190D功能表
图为计时器的构成（两个74ls190D）
通过对个位和十位的或门的0，输入给load,实现初始状态的置数，之后将u/d接高电平，从而实现倒数计时。
之后由30倒数至0时，或门得0，又实现置数功能。
如此循环下去，实现计数功能。
（2）控制信号发生装置
1.TL信号发生原理
2.TY信号发生原理
TY信号即为00的置位信号，即只需将load的接口引出即可。
（3）控制绿灯显示器
通过主控定时器控制绿灯显示器，通过对绿灯计时器25位置产生信号与主计时器5位置产生的信号及时冲脉冲进行与运算，输出信号来控制输出信号。
对时冲脉冲进行操作。
从而实现绿灯显示在红灯运行25秒后，从而实现使其脉冲信号中断5秒，从而实现准确计时。
主控计时器时间段
25位置信号
5位置信号
输出信号
30-25
失效
没有锁定
5-0
锁定
解锁
（4）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。
从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表12、3所示。
选用两个JK触发器jk-ff接入或门电路做为时序寄存器产生4种状态，J、K端由高电平控制。
使用其计数功能。
JK-FF外接引线表
表12、3控制器状态转换表
J、J1
K、K1
TY
TL
Q
Q1
AR
AG
AY
BR
BG
BY
根据表12、3、可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：
将Q、Q1和AG…为1的项所对应的输人或状态转换条件变量相与，其中"
1"
用原变量表示，"
0"
用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：
根据以上方程，对其化简得AR=Q、
实现每个D触发器的输入函数，将触发器的现态值（Q1、Q0）加到D触发器输入端作为控制信号．即可实现控制器的功能。
控制器的逻辑图如图12、5所示。
黄灯闪烁可由时钟脉冲来解决，当信号为1的时候，采用或门电路，从而使信号灯失去作用，实现锁定。
当信号为0的时候将会解除锁定。
同时信号的1、0变换，使黄灯实现闪烁。
图12、5控制器逻辑图
（5）附加功能
（1）
信号周期定时关闭的实现
当信号周期传达到给计时器时，计时器进行倒计时，当倒计时到8时，输出信号QA、QB、QC的值为1、1、1，经过与门之后输出KL=1,再与时冲脉冲经过与门后，将信号灯锁住。
其原理图如下。
图为信号周期发生图
图为输出信号发生装置
图为对交通灯的锁定示意图
（6）附加功能
（2）
定时控制信号周期，实现在一个时段内的不对称周期
通过jk触发器的输出端Q进行计时，输入到下图所示的计数器，当QA、QB、QC同为1时，计数器显示为7从而通过或非门电路输出信号1.如下图所示
通过信号1来控制两个74L190D中的C端的电位，实现对周期的同时改变。
当信号为0时则不发生作用，周期不变。
如下图所示
ORG0000H
START:
MOVR4,#20
MOVA,#0F6H；
A送11110110
MOVP1,A；
送P1口显示
ACALLTIME；
调用延时
LOOP:
MOVR4,#30
MOVA,#0F3H；
A送11110011
MOVR1,#5
LOOP1:
MOVR4,#15
MOVA,#0F5H；
A送11110101
MOVP1,A
ACALLTIME
MOVA,#0F7H；
A送11110111
MOVR4,#15
DJNZR1,LOOP1
LOOP2:
MOVR4,#30
MOVA,#0DEH；
A送11011110
MOVR2,#5
LOOP3:
MOVA,#0EEH；
A送11101110
MOVA,#0FEH；
A送11111110
DJNZR2,LOOP3
LJMPLOOP
TIME:
MOVTMOD,#00000001B定时器T0工作在方式一
MOVTL0,#0B0H
MOVTH0,#3CH；
赋初值50MS
SETBTR0；
允许中断
BB:
JBCTF0,CC
AJMPBB
CC:
DJNZR4,TIME
CLRTR0
RET
END
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