交通灯控制电路.docx
《交通灯控制电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通灯控制电路.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
交通灯控制电路
目录
第一章：
序言………………………………………
（2）
第二章：
设计任务书………………………………
（2）
第三章：
电路组成和工作原理……………………（4）
第四章：
设计步骤及方法…………………………（7）
第五章：
总结………………………………………（10）
第七章：
参考文献…………………………………（10）
第一章序言
随着社会的飞速发展，城市交通问题日益凸显严重，尤其在城市街道的十字叉路口，频繁发生交通问题，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条街上都有一组红、黄、绿交通信号灯。
其中红灯亮，表示道路禁止通行；黄灯亮表示该道路上未过停车线的车辆禁止通行，已经过停车线的的车辆继续通行；绿灯亮表示道路允许通行。
交通灯控制电路自动控制十字路口的红、黄、绿交通灯。
交通灯通过的状态转换，指挥车辆行人通行，保证车辆行人的安全，实现十字路口交通管理自动化。
第二章设计任务书
一、设计题目：
交通灯控制电路
二、技术要求：
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.时钟指示灯每秒亮一次；
4.计出交通灯控制电路逻辑图。
三、给定条件及器件
元件名
型号
数量
集成电路
74LS74
1个
74LS00
2个
74LS163
2个
74LS153
2个
74LS04
3个
74LS138
1个
NE555
1个
电阻
51kΩ
1个
47kΩ
1个
5.6kΩ
1个
200Ω
7个
5.1kΩ
1个
电容
10uF
2个
0．1uF
2个
发光二极管
红色
3个
黄色
2个
绿色
2个
三极管
3DG
1个
导线
——
若干
四、设计内容
1.电路各部分的组成和工作原理。
2.元器件的选取及其电路逻辑图和功能。
3.电路各部分的调试方法。
4.在整机电路的设计调试过程中，遇到什么问题，其原因及解决的办法。
第三章电路组成和工作原理
1．分析系统的逻辑功能，画出其框图
图1.交通灯控制系统的原理框图
交通灯控制系统的原理框图如图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。
（1）如图1所示，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表12、1所示，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：
表1控制器工作状态及功能表
控制状态
信号灯状态
车道运行状态
S0（00）
甲绿
乙红甲车道通行，乙车道禁止通行
S1（01）
甲黄
乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行
S3（11）
甲红、乙绿
甲车道禁止通行，甲车道通行
S2（10）
甲红、乙黄
甲车道禁止通行，甲车道缓行
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
BY=1
乙车道红灯亮
一、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。
二、定时器——定时器由与系统秒脉冲（由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。
三、译码器——译码器的主要任务是将控制器的输出Q1、Q0的4种工作状态，翻译成甲、乙车道上6个信号灯的工作状态。
控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系。
第四章设计步骤及方法
一、列出控制器与信号灯的关系表：
表2、控制器状态编码与信号灯关系表
状态
AGAYAR
BGBYBR
00
1 0 0
0 0 1
01
0 1 0
0 0 1
10
0 0 1
1 0 0
11
0 0 1
0 1 0
下图为交通灯控制电路的总逻辑图（图2）：
二、单元电路的设计
（1）秒脉冲发生器
秒脉冲发生器由NE555电路及外围电路组成，其中R6,C2的电阻电容值决定了脉冲宽度。
图3秒脉冲发生器原理图
如图3所示，R6、C2组成一个串联RC充放电电路，在NE555的7脚上输出一个方波信号，C2上得到一个三角波。
此三角波送到NE555的2脚输入端。
由NE555内部的比较器和门电路共同作用，维持7脚上的方波信号和3脚上的输出方波。
（2）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。
选用两个D触发器FF1、FFO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状态。
这两种情况与条件TY无关，所以用无关项"X"表示。
其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。
图4.定时器电路图
表6.74LS163功能表
输入
输出
CRLDCTPCPTCPD0D1D2D3
Q0Q1Q2Q3
0×××↑××××
10××↑d0d1d2d3
1111↑××××
110×↑××××
11×0×××××
0000
d0d1d2d3
计数
保持
保持
其工作原理为：
由秒脉冲发生器产生的秒脉冲CP分别送给两个74LS163的清零端2处。
如图所示：
输入端3.4.5.6分别接地.。
U1的7和10与U2的15相连。
.即：
只有当时15处产生一个高电平脉冲时才能触发U1中的14产生脉冲同时和U3A中的2下作用产生脉冲。
74LS00在ST中12.13共同作用下将信号11分别送给U1和U2的SR。
可以得到TY和TY非是秒脉冲的4倍；TL和TL非的结果是秒脉冲的24倍。
第五章总结
经过两周的努力，我终于完成了电子课程设计——交通灯控制电路系统。
通过两周不断的查找资料的过程让我积累了很多实际操作经验，已初步掌握了数电的应用技术，以及数字电路的知识和有关器件的应用。
我深刻地体会到数字电子技术对当代社会发展的重要作用。
经过这次课程设计，我学到很多东西。
社会的不断发展电子产品实践使我认识到我现在所学的知识还远远不够，在实际操作应用中有些问题还不能解决，所以我要在今后的学习中更加努力，学好自己的专业知识以充实自己，来适应日新月异的现代社会。
在这次课程设计中，我学会了Protel的使用和操作,学会了如何利用网络资源,学会了怎么看电路图,读电路图,这些都使我受益匪浅，并为我以后的学习和工作积累了丰富的经验。
参考文献
《电子技术基础》（数字部分）康华光主编华中理工大学电子学教研室
《电子技术基础》（模拟部分）康华光主编华中理工大学电子学教研室
《现代电子技术实践课程指导》谢云易波主编机械工业出版社
《电子技术试验与课程设计》毕满清主编机械工业出版社
升级会员 