交通灯课程设计7Word下载.docx

1、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.71、秒脉冲发生器.72、定时器.83、控制信号发发生器.104.控制绿灯显示器.13 5.控制器.146、附加功能（1）.177、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

2、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

3、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

4、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

5、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；A R=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

6、达的含义。12-2画出交通灯控制器的ASM（Algorithmic State Machine，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。

7、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（Q0Q3）即可预置成与数据输入端（D0D3）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Q0Q3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

8、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，D0D3是并行数据输入端，Q0Q 3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CLKU/DLOADABCDRCOQAQBQCQD1表12、2 74LS190D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

9、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

10、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、J1K、K1TYTLQ Q1ARAGAYBRBGBY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

11、、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

12、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ORG 0000H START: MOV R4,#20 MOV A,#0F6H ；A送11110110MOV P1,A ；送P1口显示ACALL TIME ；调用延时LOO P: MOV R4,#30 MOV A,#0F3H ；A送11110011MOV R1,#5 LOOP 1: MOV R4,#15 MOV A,#0F5H ；A送11110101MOV P1,A ACALL TIME

13、MOV A,#0F7H ；A送11110111MOV R4,#15 DJNZ R1,LOOP1 LOOP 2: MOV R4,#30MOV A,#0DEH ；A送11011110MOV R2,#5 LOOP 3:MOV A,#0EEH ；A送11101110MOV A,#0FEH ；A送11111110 DJNZ R2,LOOP3 LJMP LOOP TIME: MOV TMOD,#00000001B 定时器T0工作在方式一MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH ；赋初值50MSSETB TR0 ；允许中断BB: JBC TF0,CC AJMP BB CC: DJNZ R4,TIME CLR TR0 RET END