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（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
交通灯控制电路
科信学院
课程设计说明书
（20/20学年第学期）
课程名称：
电子技术课程设计
题目：
交通信号灯控制电路
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
设计周数：
设计成绩：
20年月日
摘要
本文着眼于普遍运用于城市交通控制中的交通灯控制系统，从课程设计题目要求出发,设计一个东西方向和南北方向的交通灯控制电路。
首先进行的是交通灯的状态变换分析和总体框架设计，接着提出多种方案，经过小组方案论证，最后确定了比较常成熟的方案：
先设计让倒计时显示器按规律运行的电路经过锁存器把初始状态锁存，再通过倒计时电路的信号来进行交通等四种状态的编码，最后经过一个译码来控制红绿灯的亮暗。
交通灯控制系统主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器、信号脉冲发生器组成。
关键词：
控制电路计时电路状态变换秒脉冲发生器。
目录
1、设计目的..................................................................................................................3
2、设计正文..................................................................................................................3
2.1设计任务及指标................................................................................................3
2.2交通灯控制电路分析........................................................................................3
2.3单元电路设计....................................................................................................6
2.3.1秒脉冲发生器................................................................................................6
2.3.2数字计数器.....................................................................................................7
2.3.3控制器.............................................................................................................8
3、结论.........................................................................................................................10
4、心得体会.................................................................................................................11
5、参考文献.................................................................................................................11
6、附录.........................................................................................................................12
1设计目的
随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注.人车路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一.城市交通控制系统是用于城市交通数据检测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机管理综合系统。
如何采用合适的控制方法，缓解主干道与次干道之间的交通拥堵状态，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的问题。
为此，通过我所学习的知识设计了一套交通灯控制电路方案。
2设计正文
2.1设计任务及指标
设计一个东西方向和南北方向的交通灯控制电路。
要求如下
1.主干道和支干道上面的车辆交替运行，主干道每次通行时间为34s，支干道每次通行时间为24s。
2.各个车道除有红黄绿灯显示之外，每亮一种灯时都用显示器进行显示，显示方式为倒计时。
3.在红绿灯转换之间要求亮黄灯，时间为1s。
2.2交通灯控制电路分析
交通灯控制电路，要求每个方向有三盏灯，分别为红黄绿。
一个方向绿灯、黄灯亮时另一个方向红灯亮。
每盏灯顺序点亮，循环往复，每个方向为绿灯、黄灯、红灯。
交通灯的运行状态共有四种，分别为：
状态0：
东西方向绿灯亮，允许通行；南北方向红灯亮，禁止通行。
状态1：
东西方向黄灯亮，禁止通行；南北方向红灯亮，禁止通行。
状态2：
东西方向红灯亮，禁止通行；南北方向绿灯亮，允许通行。
状态3：
东西方向红灯亮，禁止通行；南北方向黄灯亮，禁止通行。
对上述四种状态极为S0，S1，S2，S3。
对四种状态进行编码为00、01、10、11。
由此得到系统的ASM图为下图。
2.3单元电路设计
交通灯信号顺序工作流程
2.3.1秒脉冲发生器
秒脉冲发生器利用555构成多谢振荡器产生1HZ矩形方波。
实现脉冲功能。
构成电路图是
2.3.2数字计数器
计数器选用集成电路CD4510进行设计较简便。
CD4510是一组可预设BCD上/下数计数器、其功能与用法与CD4029几乎相同。
其差异点如下：
1.只有BCD计数功能，故无B/D（二进制/十进制）控制脚。
2.具有清除控制功能，故多了一只清除控制端R。
清除端R在使用上具有最高优先权，
及当R=1，则Q不论其它输入为何，其输出QDQcQBQA必皆被清除为0，令R=0，正
常计数，其接脚图如图1。
在CD4029与CD4510中，都设有进位输入端Ci
及进位输出端Co。
以供做串联使用。
其功能：
Ci：
进位输入端，当其为1，则clock输入都无效，只有在Ci=0时，clock的正缘
触发才能使计数器计数。
Co：
进位输出端，平常输出都保持在1，只有在上数计数到9，或下数计数到0时才
会变为0输出，以作为进位或借位之准备，直到下一个时序信号的正缘输入后
才转为1。
因此做计数器串联时，需将个位数Ci接地，而将其Co接到十位数计数的Ci中，
如图2所示
倒计时电路用两块cd4510来分别计数十位和个位数。
其十位数输入脉冲由个位进位输出端提供，另外系统方要求计时电路倒计时34、24秒。
为实现此功能必须实现十位计数芯片cd4510交替置数为0011、0010。
可有一个D触发器接成T触发器，输出端接到十位计数4510的A引脚。
触发器的输入脉冲由4510的两个进位输出端经过一个与门的输出来提供。
当倒计时减为0时仅为输出端会同时输出一个高电平产生一个上升沿触发T触发器翻转，从而实现34、24S交替倒计时计数。
2.3.3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CD4013作为时序寄存器产生四种状态，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TL=1，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，就可以列出状态转换信号ST。
电路实现四种状态的编码是由一片74175锁存初始置数并经过编码输出到2-4译码器输入，并保持倒计时时间来实现某种状态。
表1-6控制器状态转换表
根据上表可以推出状态方程和信号转换方程，其方法是：
将
和ST为1的项所对应的输入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，然后将个与项相或，即可得到下面的方程：
表1-8控制器状态编码与信号灯关系表
系统的输出是在Q1Q0驱动下的六个信号灯。
各个状态与信号灯的关系如下表所示，由此得到信号灯与控制状态变量的关系为AG=/Q1/Q0,AY=/Q1Q0,AR=Q1,BG=Q1Q0,BY=Q1/Q0,BR=/Q1
状态
AG
AY
AR
BG
BY
BR
S0
1
0
0
0
0
1
S1
0
1
0
0
0
1
S2
0
0
1
1
0
0
S3
0
0
1
0
1
0
译码器实现电路如下
由脉冲发生器产生了周期性变化的CLK脉冲，一部分送给了定时器4510芯片，另一部分送给了控制器的4013芯片，通过芯片74175将会输出TY、TY非；TL、TL非。
输出地TY、TY非；TL、TL经过译码，输出高低点品变化经过指示灯和200欧电阻，从而得到交通灯的逻辑电路，这种电路的结果最终通过小灯的正常闪烁来实现。
2.4主要元器件
1、集成电路：
（双D触发器）CD4013、（六反相器）CD4069、（四2与门）CD4081、（显示译码器）CD4511、（四2或非门）CD4001、（可逆十进制计数器）CD4510、（集成运放）LM258/358、NE555
2、显示：
LC5011共阴数码管、发光管二极管
3、光电三极管、电阻、电容
3结论
通过一周的课程设计，我用所学的数字电子技术顺利的完成了交通灯控制器的设计。
期间我查阅了很多相关书籍,学到了很多知识,并利用它们设计了符合要求的信号产生器、计数器、控制电路等。
不及巩固了课堂知识，而且有效的和实际结合在了一起，扩展了所学的知识。
在设计过程中遇到了不少的问题，如相关元件运用条件不熟、接口不对应等问题。
我感到了书本知识与实际问题及需要结合的难处，但也激发了我在这方面的兴趣，提高了理论结合实际的意识。
4心得体会
开始拿到题目的时候，不知道怎去做，因为已经有大半年没有看数电了对很多芯片的功能都不是很清楚。
在做原理图设计的时候，花了很长时间，由于芯片太多，并且不是很了解各个芯片的功能，一共用了一天的时间才做好。
在写课程设计报告的过程中，又对这几天的设计进行了一次梳理，让我加深了对知识的理解，期间又对设计进行了了一些改动，使设计尽可能的完美。
同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。
某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。
实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。
团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。
而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。
虽然花了很多时间，但学到了很多东西。
做课程设计的时候自己把整本书看了好几遍，增强了自己对知识的理解。
5参考文献
[1]康光华电子技术基础：
数字部分第五版高等教育出版社2005.7
[2]阎石数字电子技术基础高等教育出版社2006.5
[3]郑家龙集成电子技术基础教程高等教育出版社2002
6附录
原理图
PCB图
课程设计
评语
课程设计
成绩
指导教师
（签字）
年月日
指导教师（签字）：
系主任（签字）：
院长（签字）：
升级会员 